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原文传递银颗粒修饰的聚吡咯—氧化钨核壳异质结构纳米棒及其制备方法和应用

专利名称：	银颗粒修饰的聚吡咯—氧化钨核壳异质结构纳米棒及其制备方法和应用
摘要：	本发明公开银颗粒修饰的聚吡咯—氧化钨核壳异质结构纳米棒及其制备方法和应用，通过液相聚合工艺在一维氧化钨纳米棒表面实现聚吡咯壳层均匀聚合的同时，同步实现聚吡咯—氧化钨核壳异质结构的银颗粒修饰，从而制备出具有聚吡咯壳层均匀覆盖且存在金属银颗粒修饰的核壳异质结构纳米棒。基于本发明纳米棒的气敏元件在25℃下对100ppb～50ppm氨气的灵敏度最高为6.15，最短响应时间为10—13s，该氨敏性能明显优于已报道的基于同类材料的氨敏元件的性能。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	天津;12
申请人：	天津大学
发明人：	秦玉香;王立萍;王霄飞;崔震
专利状态：	有效
申请日期：	2018-01-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201810051179.1
公开号：	CN110057875A
代理机构：	天津创智天诚知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	王秀奎
分类号：	G01N27/12(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	300072 天津市南开区卫津路92号
主权项：	1.银颗粒修饰的聚吡咯—氧化钨核壳异质结构纳米棒，其特征在于，按照下述步骤进行：将氧化钨纳米棒悬浮液滴入吡咯聚合反应液中，并向其中滴加硝酸，以使混合体系pH为1.5-3，同时对混合体系进行分散均匀；然后在持续分散的条件下，向混合体系中滴加硝酸银水溶液，以引发吡咯单体在氧化钨纳米棒表面发生氧化聚合反应形成均匀的聚吡咯壳层，同时，银离子被吡咯单体还原成金属银颗粒附着在核壳结构纳米棒表面，形成表面银颗粒修饰的聚吡咯—氧化钨核壳异质结构纳米棒；纳米棒长度为700-800nm，聚吡咯壳层厚度为8—15nm，氧化钨纳米棒直径为70-80nm，银颗粒平均直径为15—20nm，优选纳米棒长度为740-760nm，聚吡咯壳层厚度为10-15nm，氧化钨纳米棒直径为75-80nm。 2.根据权利要求1所述的银颗粒修饰的聚吡咯—氧化钨核壳异质结构纳米棒，其特征在于，在硝酸银的水溶液中，硝酸银的浓度为0.005—0.05mol/L；硝酸为质量百分数5-8wt％的硝酸的水溶液；在调整混合体系pH值时，使用磁力搅拌进行均匀分散，时间为0.5-3h，优选1-2h，搅拌速度为每分钟200-300r，混合体系pH为2-3；在引发聚合反应时，使用磁力搅拌进行均匀分散，搅拌时间48-60h，优选48h，搅拌速度为每分钟200-300r。 3.根据权利要求1所述的银颗粒修饰的聚吡咯—氧化钨核壳异质结构纳米棒，其特征在于，所述氧化钨纳米棒悬浮液按照下述步骤进行制备：将六氯化钨粉末加入到环己醇中，磁力搅拌10-40min后，得到六氯化钨均匀溶液，将上述六氯化钨的环己醇溶液密封反应，反应温度为180-240℃，优选200—220℃，反应时间为6-9h，将上述反应溶液自然冷却至室温20-25℃，离心分离，离心转速为4000-6000r/min，优选5000—5500r/min，所得固体依次采用无水乙醇和去离子水清洗后，再将离心所得固体转移至去离子水中超声10-15min后，即得到氧化钨纳米棒悬浮液。 4.根据权利要求1所述的银颗粒修饰的聚吡咯—氧化钨核壳异质结构纳米棒，其特征在于，所述吡咯聚合反应液按照下述步骤进行制备：将十二烷基苯磺酸钠(SDBS)加入到去离子水中，磁力搅拌3-10min，优选5—8min，即得到十二烷基苯磺酸钠溶液，将吡咯单体(Py)预溶解分散在无水乙醇中，混合均匀后得到吡咯单体溶液，在磁力搅拌的条件下，将吡咯单体溶液逐滴滴入十二烷基苯磺酸钠溶液中，继续磁力搅拌20-30min，形成均匀的吡咯聚合反应液，十二烷基苯磺酸钠和吡咯单体的摩尔比为(1—1.5)：3,十二烷基苯磺酸钠和硝酸银的摩尔比为4：(1—1.5)。 5.银颗粒修饰的聚吡咯—氧化钨核壳异质结构纳米棒的制备方法，其特征在于，按照下述步骤进行：将氧化钨纳米棒悬浮液滴入吡咯聚合反应液中，并向其中滴加硝酸，以使混合体系pH为1.5-3，同时对混合体系进行分散均匀；然后在持续分散的条件下，向混合体系中滴加硝酸银水溶液，以引发吡咯单体在氧化钨纳米棒表面发生氧化聚合反应形成均匀的聚吡咯壳层，同时，银离子被吡咯单体还原成金属银颗粒附着在核壳结构纳米棒表面，形成表面银颗粒修饰的聚吡咯—氧化钨核壳异质结构纳米棒。 6.根据权利要求5所述的银颗粒修饰的聚吡咯—氧化钨核壳异质结构纳米棒的制备方法，其特征在于，在硝酸银的水溶液中，硝酸银的浓度为0.005—0.05mol/L；硝酸为质量百分数5-8wt％的硝酸的水溶液；在调整混合体系pH值时，使用磁力搅拌进行均匀分散，时间为0.5-3h，优选1-2h，搅拌速度为每分钟200-300r，混合体系pH为2-3；在引发聚合反应时，使用磁力搅拌进行均匀分散，搅拌时间48-60h，优选48h，搅拌速度为每分钟200-300r。 7.根据权利要求5所述的银颗粒修饰的聚吡咯—氧化钨核壳异质结构纳米棒的制备方法，其特征在于，所述氧化钨纳米棒悬浮液按照下述步骤进行制备：将六氯化钨粉末加入到环己醇中，磁力搅拌10-40min后，得到六氯化钨均匀溶液，将上述六氯化钨的环己醇溶液密封反应，反应温度为180-240℃，优选200—220℃，反应时间为6-9h，将上述反应溶液自然冷却至室温20-25℃，离心分离，离心转速为4000-6000r/min，优选5000—5500r/min，所得固体依次采用无水乙醇和去离子水清洗后，再将离心所得固体转移至去离子水中超声10-15min后，即得到氧化钨纳米棒悬浮液。 8.根据权利要求5所述的银颗粒修饰的聚吡咯—氧化钨核壳异质结构纳米棒的制备方法，其特征在于，所述吡咯聚合反应液按照下述步骤进行制备：将十二烷基苯磺酸钠(SDBS)加入到去离子水中，磁力搅拌3-10min，优选5—8min，即得到十二烷基苯磺酸钠溶液，将吡咯单体(Py)预溶解分散在无水乙醇中，混合均匀后得到吡咯单体溶液，在磁力搅拌的条件下，将吡咯单体溶液逐滴滴入十二烷基苯磺酸钠溶液中，继续磁力搅拌20-30min，形成均匀的吡咯聚合反应液，十二烷基苯磺酸钠和吡咯单体的摩尔比为(1—1.5)：3,十二烷基苯磺酸钠和硝酸银的摩尔比为4：(1—1.5)。 9.如权利要求1所述的银颗粒修饰的聚吡咯—氧化钨核壳异质结构纳米棒在制备室温高灵敏度氨敏元件中的应用，其特征在于，在氧化铝陶瓷基底上设置铂叉指电极，在铂叉指电极上设置表面银颗粒修饰的聚吡咯—氧化钨核壳异质结构纳米棒涂层。 10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，在25℃下对100ppb～50ppm氨气的灵敏度最高为6.15，最短响应时间为10—13s。
所属类别：	发明专利