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原文传递负载Au纳米粒子的棒状ZnO纳米材料及其制备方法和其在丙酮气体传感器中的应用

专利名称：	负载Au纳米粒子的棒状ZnO纳米材料及其制备方法和其在丙酮气体传感器中的应用
摘要：	本发明提供一种负载Au纳米粒子的棒状ZnO纳米材料，其晶体呈棒状晶体，晶体粒子的平均粒径为50nm，Au纳米粒子均匀负载于ZnO纳米粒子表面，同时提供该纳米材料的制备方法和其在丙酮气体传感器中的应用。本发明采用负载Au纳米粒子的棒状ZnO纳米材料作为敏感材料，不但应用了其较高比表面积，还可以有效地利用Au对ZnO表面与丙酮气体的催化作用提高气敏响应；此外本发明的丙酮气体传感器为对现有结构的改进，将上述负载Au纳米粒子的棒状ZnO纳米材料涂覆于敏感元件即可，具有制备方法简单，成本低廉，优秀的快速响应恢复特性、可大规模生产的特点，对丙酮气体具有良好的检测性能。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	中国科学院宁波材料技术与工程研究所
发明人：	杨明辉;曲奉东;王晨豪;张沈丹
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910206677.3
公开号：	CN110044969A
代理机构：	宁波市鄞州甬致专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	周民乐
分类号：	G01N27/12(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	315201 浙江省宁波市镇海区庄市大道519号
主权项：	1.负载Au纳米粒子的棒状ZnO纳米材料，其特征在于，其晶体呈棒状晶体，晶体粒子的平均粒径为50nm，Au纳米粒子均匀负载于ZnO纳米粒子表面。 2.制备负载Au纳米粒子的棒状ZnO纳米材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、采用水热法、热蒸发锌粉法或者微波加热法制备棒状ZnO，得到棒状晶体的ZnO白色粉末；步骤二、Au纳米粒子修饰的棒状ZnO纳米材料的制备，如下： S21取步骤一制得的棒状ZnO粉末0.02～0.1g加入到25～50ml水中，使其完全溶解； S22将0.04～0.08ml、浓度为45～60mmol/L的HAuCl4溶液加入到S21制得的溶液中，使其均匀混合； S23将1.0～3.0ml NH3·H2O加入到S22制得的混合溶液中，反应1.5～3小时； S24收集S23制得的反应产物，用去离子水和无水醇洗涤，并在55～70℃干燥3～5小时，最后将所得粉末用马弗炉在340～360℃下退火1～2小时，取出粉末研磨20～30分钟后得到Au纳米粒子修饰的棒状ZnO纳米材料。 3.如权利要求2所述制备负载Au纳米粒子的棒状ZnO纳米材料的方法，其特征在于，所述步骤一制备棒状ZnO的方法为： S11将1～4g NaOH加入到30～45ml水中，使其完全溶解，记为A溶液； S12将0.5～1.0g ZnSO4溶解在10～15ml水中，使其完全溶解，记为B溶液； S13A溶液置于55～70℃水浴下，将B溶液滴加至A溶液中，滴加的同时伴随搅拌；之后用40～60ml水稀释溶液，再在60～80℃干燥4～6个小时；然后对混合液离心洗涤，将沉淀物在60～80℃下干燥12～24小时，取出后研磨，得到棒状ZnO白色粉末。 4.如权利要求2所述制备负载Au纳米粒子的棒状ZnO纳米材料的方法，其特征在于，所述骤一和步骤二中所用的溶剂水为去离子水或超纯水。 5.如权利要求3所述制备负载Au纳米粒子的棒状ZnO纳米材料的方法，其特征在于，所述步骤S13中B溶液滴加至A溶液的速度为1滴/秒。 6.负载Au纳米粒子的棒状ZnO纳米材料在丙酮气体传感器中的应用，其特征在于，将负载Au纳米粒子的棒状ZnO纳米材料涂覆于传感器的敏感元件上。 7.如权利要求6所述的负载Au纳米粒子的棒状ZnO纳米材料在丙酮气体传感器中的应用，其特征在于，所述负载Au纳米粒子的棒状ZnO纳米材料在敏感元件上形成的敏感层厚度为20～40μm。 8.如权利要求6所述的负载Au纳米粒子的棒状ZnO纳米材料在丙酮气体传感器中的应用，其特征在于，所述丙酮气体传感器包括防爆罩、涂覆负载Au纳米粒子的棒状ZnO纳米材料的敏感元件及六脚管座。 9.如权利要求6所述的负载Au纳米粒子的棒状ZnO纳米材料在丙酮气体传感器中的应用，其特征在于，所述丙酮气体传感器制备方法包括步骤： (1)将负载Au纳米粒子的棒状ZnO纳米材料制成浆料后均匀涂覆在带有环形Au电极的Al2O3陶瓷管外表面，形成20～40μm厚的敏感层，敏感层要完全覆盖环形Au电极； (2)步骤(1)得到的元件在60～80℃烘干1～3小时； (3)后将电阻值为35～40Ω的Ni-Cr合金加热丝穿过Al2O3陶瓷管作为加热丝，得到敏感元件； (4)将敏感元件焊接在六脚管座并进行封装。 10.如权利要求9所述的负载Au纳米粒子的棒状ZnO纳米材料在丙酮气体传感器中的应用，其特征在于，所述步骤(1)中浆料的制作方法为将干燥后的负载Au纳米粒子的棒状ZnO纳米材料放入研钵中，研磨20～30分钟；然后向研钵中滴入水再继续研磨20～30分钟，得到黏稠状的浆料。 11.如权利要求10所述的负载Au纳米粒子的棒状ZnO纳米材料在丙酮气体传感器中的应用，其特征在于，所述浆料制作时负载Au纳米粒子的花状ZnO纳米材料与水的质量比为5:1～3。
所属类别：	发明专利