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原文传递一种复合气敏材料及其制备方法和用途

专利名称：	一种复合气敏材料及其制备方法和用途
摘要：	本发明提供了一种复合气敏材料及其制备方法和用途，所述复合气敏材料由金属纳米复合粒子和半导体材料组成，所述金属纳米复合粒子由金属A的前驱物和金属B的前驱物共同还原得到，所述金属A为铂、钯、铑或铱中的任意一种或至少两种的组合，所述金属B为铜和/或钌。本发明通过将金属纳米复合粒子直接与半导体材料相复合，能够很好地保持金属纳米复合粒子的尺寸和形貌。同时，本发明所述方法操作简单、灵活、成本低，所述复合气敏材料性能优良，尤其在低浓度气体检测方面具有优异的性质，为气敏材料的大规模应用提供了可能。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	国家纳米科学中心
发明人：	刘永广;梁明会;江鹏;王悦;魏航;李鑫
专利状态：	有效
申请日期：	2017-11-07T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201711086127.X
公开号：	CN109752411A
代理机构：	北京品源专利代理有限公司
代理人：	巩克栋
分类号：	G01N27/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	100190 北京市海淀区中关村北一条11号
主权项：	1.一种复合气敏材料，其特征在于，所述复合气敏材料由金属纳米复合粒子和半导体材料组成，所述金属纳米复合粒子由金属A的前驱物和金属B的前驱物共同还原得到，所述金属A为铂、钯、铑或铱中的任意一种或至少两种的组合，所述金属B为铜和/或钌。 2.根据权利要求1所述的复合气敏材料，其特征在于，所述半导体材料为石墨烯、碳纳米管、SnO2、ZnO或MoS2中的任意一种或至少两种的组合，优选为石墨烯；优选地，所述复合气敏材料中金属纳米复合粒子的含量为0.5wt％～50wt％，优选为1wt％～20wt％，进一步优选为5wt％～10wt％；优选地，所述金属纳米复合粒子中金属A和金属B的质量比为1:(0.1～100)，优选为1:(1～10)；优选地，所述金属纳米复合粒子的粒径为1nm～3nm。 3.根据权利要求1或2所述的复合气敏材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： (1)将金属A的前驱物和金属B的前驱物共同还原得到金属A和金属B的纳米复合粒子； (2)将步骤(1)得到的金属纳米复合粒子与半导体材料混合，搅拌均匀，得到复合气敏材料。 4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述金属A为铂、钯、铑或铱中的任意一种或至少两种的组合；优选地，当步骤(1)所述金属A为铂时，其对应的前驱物为氯铂酸、氯铂酸钾、氯铂酸钠或氯铂酸铵中的任意一种或至少两种的组合；优选地，当步骤(1)所述金属A为钯时，其对应的前驱物为氯钯酸、氯钯酸钾、氯钯酸钠或氯钯酸铵中的任意一种或至少两种的组合；优选地，当步骤(1)所述金属A为铑时，其对应的前驱物为氯化铑、氯铑酸钾、氯铑酸钠或氯铑酸铵中的任意一种或至少两种的组合；优选地，当步骤(1)所述金属A为铱时，其对应的前驱物为氯铱酸、氯铱酸钾、氯铱酸钠或氯铱酸铵中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(1)所述金属B为铜和/或钌；优选地，步骤(1)所述金属B为铜时，其对应的前驱物为硫酸铜、硝酸铜或氯化铜中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(1)所述金属B为钌时，其对应的前驱物为氯化钌、氯钌酸钾、氯钌酸钠或氯钌酸铵中的任意一种或至少两种的组合。 5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述金属A和金属B的纳米复合粒子的制备方法为多元醇还原法或水热法，优选为多元醇还原法；优选地，所述多元醇还原法制备金属纳米复合粒子的具体方法为： (a)分别将金属A的前驱物和金属B的前驱物溶解于醇溶液中，然后加入碱性溶液，调节pH值； (b)在保护性气氛中加热反应，冷却后得到金属纳米复合粒子；优选地，所述水热法制备金属纳米复合粒子的具体方法为： (A)分别将金属A的前驱物、金属B的前驱物、还原剂、还原促进剂和分散剂溶解于溶剂中，加酸调节溶液pH值； (B)将混合液转移至水热釜中进行水热反应，冷却后加入沉淀剂，得到金属纳米复合粒子。 6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(a)所述醇为甲醇、乙醇或乙二醇中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(a)加入的碱性溶液溶于所述醇溶液；优选地，步骤(a)加入的碱性溶液的量使溶液的pH值大于10；优选地，步骤(b)所述保护性气氛为氮气、氩气或氦气中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(b)所述加热反应温度为150℃～200℃，优选为160℃～180℃；优选地，步骤(b)所述加热反应时间为1h～5h，优选为3h；优选地，步骤(b)所述反应冷却后固液分离，真空干燥后得到金属纳米复合粒子。 7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(A)所述还原剂为硼氢化钠、甲醛或水合肼中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(A)所述还原促进剂为草酸钠；优选地，步骤(A)所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙烯醇、聚乙烯醇或聚丙烯酸中任意一种或至少两种的组合，优选为聚乙烯吡咯烷酮；优选地，步骤(A)所述酸为盐酸、硫酸或硝酸中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(A)所述溶剂为水；优选地，步骤(A)加酸后溶液pH值为2～6；优选地，步骤(B)所述水热反应温度为150℃～200℃，优选为180℃；优选地，步骤(B)所述水热反应时间为1～3h，优选为2h；优选地，步骤(B)所述沉淀剂为醇和/或酮溶液，优选为乙醇和/或丙酮；优选地，步骤(B)所述加入沉淀剂后，离心洗涤干燥，得到金属纳米复合粒子。 8.根据权利要求3-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述半导体材料的质量浓度为0.1～10mg/mL，优选为0.5～5mg/mL；优选地，步骤(2)所述金属纳米复合粒子与半导体材料的混合在溶剂中进行；优选地，所述溶剂为水和/或醇；优选地，所述醇为甲醇、乙醇或乙二醇中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(2)所述半导体材料为石墨烯时，其制备方法为：先溶解氧化石墨烯，然后添加还原剂将氧化石墨烯还原为石墨烯；优选地，所述还原剂为维生素C、水合肼或硼氢化钠中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述氧化石墨烯与还原剂的质量比为1:(8～16)，优选为1:(10～14)；优选地，步骤(2)中搅拌均匀至完全吸附后，离心水洗，将得到的固体冷冻干燥，得到复合气敏材料。 9.根据权利要求1或2所述的复合气敏材料的用途，其特征在于，所述复合气敏材料用于低浓度气体检测领域。 10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，所述低浓度气体的浓度为0.01％～5％；优选地，所述复合气敏材料用于低浓度氢气的检测；优选地，所述低浓度氢气的浓度为0.01％～5％。
所属类别：	发明专利