一种气敏材料Bi2MoO6的制备方法及应用

本申请涉及气体传感领域，具体而言，涉及一种气敏材料bi2moo6的制备方法及应用。

背景技术：

1、乙醇是一种易挥发、无色透明的液体，广泛用于工业生产、医疗等领域。长期接触高浓度的乙醇会刺激呼吸道、鼻腔、口腔和黏膜。更严重的情况下还会引起肝炎并影响大脑，导致各种神经和心理疾病。因此，在工业生产和生活中都需要对乙醇以及乙醇的浓度进行灵敏检测。

2、常见的乙醇气敏材料有sno2、zno、tio2、fe2o3等金属氧化物半导体，它们的选择性较差，容易受到其他气体干扰，且工作温度较高，在低温下的灵敏度较差。作为三元金属氧化物半导体bi2moo6的选择性较好，但是，气体分子不易吸附在其表面，使得气敏材料与气体分子的作用强度较小，从而气敏响应较小，灵敏度较差。一般地，会通过提升气敏材料的工作温度提升探测灵敏度，然而，较高的温度会使得功耗增加，还会影响传感器的稳定性和寿命。

3、综上所述，现有气敏材料的响应强度较小，探测灵敏度较低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种气敏材料bi2moo6的制备方法及应用，以解决现有技术中气敏材料的响应强度较小，探测灵敏度较低的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、本申请提供一种气敏材料bi2moo6的制备方法，该方法包括如下步骤：

4、步骤1，将铋源粉末、钼源粉末、表面活性剂一起加入去离子水，进行搅拌，得到悬浮液；

5、步骤2，在悬浮液中加入调节剂，将悬浮液的ph值调节到预设ph值；

6、步骤3，将步骤2得到的溶液置于高压反应釜中，在预设温度下，进行水热反应，反应持续预设时间，反应结束后自然冷却至室温；

7、步骤4，对反应后的产物依次进行洗涤、离心、干燥、煅烧，得到粉末状的bi2moo6气敏材料。

8、进一步地，铋源粉末为bi(no3)3﹒5h2o，钼源粉末为na2moo4﹒2h2o。

9、更进一步地，表面活性剂为无水柠檬酸、l-酒石酸、乙二胺四乙酸中的一种。

10、更进一步地，铋源粉末、钼源粉末、表面活性剂、去离子水的比例为1.669g:0.421g:0.2mmol:80ml。

11、更进一步地，调节剂为浓度1mol/l的氢氧化钠，预设ph值为2。

12、更进一步地，预设温度为160℃-170℃，预设时间为10-12h。

13、更进一步地，步骤4中，干燥的温度为60℃。

14、更进一步地，步骤4中，煅烧的温度为450℃，煅烧的时间为5h。

15、本申请还提供了一种气敏材料bi2moo6的应用，气敏材料bi2moo6用于乙醇气体的探测。

16、进一步地，将气敏材料bi2moo6制成浆料，浆料涂覆在铂电极陶瓷片上得到传感膜，退火后，得到乙醇气体传感器件，将传感器件置于待检测环境中，实现对待检测环境中乙醇气体的检测。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果：

18、bi2moo6是一种三元金属氧化物半导体材料，具有典型的aurivillius型结构，由[bi2o2]2+层和[moo6]八面体层组成，这种分层结构会产生内部电场，内部电场会促进电荷的分离与转移，也就是，独特的层间结构有利于电荷分离和转移，从而气敏性能较好。在表面活性剂的作用下，气敏材料bi2moo6由随机聚集的微小纳米片组成的介孔结构，平均孔径约为3nm，微小纳米片结构，尺寸在50-300nm，具有较大的比表面积，最高达到25.430m2.g-1，增大了气敏材料的比表面积，使得表面的活性位点增多，从而与待检测乙醇气体的相互作用较强，响应强度较大，探测灵敏度较高，气敏性能提升。

19、用0.2mmol的l-酒石酸(ta)制备的bi2moo6在200℃下对100ppm乙醇的响应值高达118，实际检测限低至20ppb(灵敏度为4.13)，能够实现低温快速检测低浓度乙醇。本申请气敏材料在100ppm-20ppb浓度范围内具有响应速度快、稳定性好、重现性好和选择性高的特点，检测的温度为100-400℃；优选地，可以为200-250℃。另外，本申请直接采用水热法合成，制备过程简单，且纯度较高和结晶性和均匀性较好。

技术特征：

1.一种气敏材料bi2moo6的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的气敏材料bi2moo6的制备方法，其特征在于，所述铋源粉末为bi(no3)3﹒5h2o，所述钼源粉末为na2moo4﹒2h2o。

3.根据权利要求2所述的气敏材料bi2moo6的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为无水柠檬酸、l-酒石酸、乙二胺四乙酸中的一种。

4.根据权利要求3所述的气敏材料bi2moo6的制备方法，其特征在于，所述铋源粉末、所述钼源粉末、所述表面活性剂、所述去离子水的比例为1.669g:0.421g:0.2mmol:80ml。

5.根据权利要求4所述的气敏材料bi2moo6的制备方法，其特征在于，所述调节剂为浓度1mol/l的氢氧化钠，所述预设ph值为2。

6.根据权利要求5所述的气敏材料bi2moo6的制备方法，其特征在于，所述预设温度为160℃-170℃，所述预设时间为10-12h。

7.根据权利要求6所述的气敏材料bi2moo6的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，所述干燥的温度为60℃。

8.根据权利要求7所述的气敏材料bi2moo6的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，所述煅烧的温度为450℃，所述煅烧的时间为5h。

9.一种气敏材料bi2moo6的应用，其特征在于，所述气敏材料bi2moo6用于乙醇气体的探测。

10.根据权利要求9所述的气敏材料bi2moo6的应用，其特征在于，将所述气敏材料bi2moo6制成浆料，所述浆料涂覆在铂电极陶瓷片上得到传感膜，退火后，得到乙醇气体传感器件，将所述传感器件置于待检测环境中，实现对所述待检测环境中乙醇气体的检测。

技术总结本申请涉及气体传感领域，具体提供了一种气敏材料Bi<subgt;2</subgt;MoO<subgt;6</subgt;的制备方法，步骤如下：步骤1，将铋源粉末、钼源粉末、表面活性剂一起加入去离子水，进行搅拌，得到悬浮液；步骤2，在悬浮液中加入调节剂，将悬浮液的PH值调节到预设PH值；步骤3，将步骤2得到的溶液置于高压反应釜中，在预设温度下，进行水热反应，反应持续预设时间，反应结束后自然冷却至室温；步骤4，对反应后的产物依次进行洗涤、离心、干燥、煅烧，得到粉末状的Bi<subgt;2</subgt;MoO<subgt;6</subgt;气敏材料。制备得到的气敏材料可用于乙醇探测，粉末状气敏材料制成浆料，涂覆在铂电极陶瓷片上，退火后，得到乙醇气体传感器件。本申请方法制备的气敏材料在200℃下对100 ppm乙醇的响应值高达118，实际检测限低至20 ppb。技术研发人员：温俊,杨金明,高磊,易子川,刘黎明受保护的技术使用者：电子科技大学中山学院技术研发日：技术公布日：2024/11/4