一种高比表面积氧化锌纳米材料的制备方法

本发明涉及一种纳米材料的制备方法，具体地，本发明涉及一种高比表面积氧化锌纳米材料的制备方法，属于纳米材料和气敏传感器领域。

背景技术：

1、氧化锌(zno)是一种重要的半导体材料，具有宽带隙、高化学稳定性和优异的光学、电学性能，因此在光电器件、催化剂、气敏传感器等领域中具有广泛的应用前景。尤其是在气敏传感器领域，氧化锌因其独特的表面特性和灵敏的气体检测能力，已成为研究的热点材料之一。

2、氧化锌的比表面积是影响其性能的重要因素之一，尤其是在气敏传感器中，高比表面积能够提供更多的活性位点，有利于气体分子的吸附与反应，提高传感器的灵敏度和响应速度。因此，制备高比表面积的氧化锌纳米材料成为当前技术发展的关键问题。

3、现有技术中，制备氧化锌纳米材料的方法主要包括溶液法、沉淀法、水热法等，这些方法能够有效合成纳米级氧化锌材料。然而，传统方法存在一些不足之处，如无法有效控制晶体的生长过程，导致材料的比表面积有限或不均匀，进而影响其气敏性能。同时，溶液中的带正电离子也会腐蚀或纳米棒，影响晶体生长。此外，晶体在生长过程中容易出现团聚现象，也使得最终得到的纳米材料比表面积不理想。因此，如何在制备过程中精确控制氧化锌晶体的生长方向和表面能，进一步提升材料的比表面积，仍然是当前技术领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高比表面积氧化锌纳米材料的制备方法，制备的氧化锌纳米材料具有高比表面积。

2、为了解决上述问题，本发明提供了一种高比表面积氧化锌纳米材料的制备方法，通过在不同生长阶段控制晶体表面能，实现高比表面积氧化锌的制备，具体步骤如下：

3、首先，取锌源与生长辅助剂按摩尔比为1:1混合，加入去离子水，配制总浓度为0.01～0.1mol/l的生长基液，加入浓度为5～20wt％的氨水，调节ph至9～11；

4、然后，在溶液中加入质量分数为0.005～0.01％的胆酸钠，然后搅拌，将溶液转移至反应釜中，在恒温干燥箱中进行生长，温度为83～97℃，生长2～3h；

5、最后，将溶液从反应釜中取出，再次向溶液中加入质量分数为0.001～0.004％的胆酸钠，然后搅拌，将溶液转移至反应釜中，在恒温干燥箱中进行生长，温度为95～99℃，生长4～6h，得到高比表面积氧化锌纳米材料。

6、特别地，步骤一中，所述锌源为硝酸锌、醋酸锌中的一种，生长辅助剂为六亚甲基四胺、氢氧化钠中的一种。

7、特别地，步骤二中，所述搅拌速率为120～180rpm，搅拌时间为0.5～3h。

8、特别地，步骤三中，所述搅拌速率为300～450rpm，搅拌时间为1～4h。

9、本发明还提供上述制备方法制备的高比表面积氧化锌纳米材料在气敏传感器中的应用。

10、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

11、1.本发明通过多阶段添加胆酸钠控制晶体表面能，显著增加了氧化锌纳米材料的比表面积。比表面积的提升为材料在气敏传感器中的应用提供了更大的活性表面，从而提高了传感器的灵敏度和响应速度。

12、2.通过在不同生长阶段精确控制胆酸钠的浓度从而控制生长晶体的表面能，能够有效调节晶体的生长动力学，同时胆酸钠非常容易吸附在晶体棱柱表面，促进成核，同时也进行有效占位，避免团聚和不规则生长，从而获得均匀的纳米颗粒结构。不同于传统的单次添加，本发明的多阶段添加工艺保证了材料在各个生长阶段的稳定性与均匀性。

13、3.由于高比表面积的氧化锌纳米材料具有更多的活性位点，能够显著提升气敏材料对气体分子的捕捉能力和检测灵敏度，尤其适合用于气敏传感器中，从而提高了传感器的检测精度和响应时间。

14、4.本发明所采用的制备工艺步骤简便、易操作，适用于工业规模生产，且反应条件温和，成本低廉，具有广泛的应用前景。

技术特征：

1.一种高比表面积氧化锌纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种高比表面积氧化锌纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述锌源为硝酸锌、醋酸锌中的一种，生长辅助剂为六亚甲基四胺、氢氧化钠中的一种。

3.根据权利要求1所述一种高比表面积氧化锌纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述搅拌速率为120～180rpm，搅拌时间为0.5～3h。

4.根据权利要求1所述一种高比表面积氧化锌纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述搅拌速率为300～450rpm，搅拌时间为1～4h。

5.根据权利要求1至4任一项所述制备方法制备的高比表面积氧化锌纳米材料在气敏传感器中的应用。

技术总结本发明公开了一种高比表面积氧化锌纳米材料的制备方法。首先，取锌源与生长辅助剂按摩尔比为1:1混合，配制总浓度为0.01～0.1mol/L的生长基液，加入氨水，调节pH至9～11；然后，在溶液中加入胆酸钠，然后搅拌，将溶液转移至反应釜中，在恒温干燥箱中进行生长；最后，将溶液从反应釜中取出，再次向溶液中加入胆酸钠，然后搅拌，将溶液转移至反应釜中，在恒温干燥箱中进行生长，得到高比表面积氧化锌纳米材料。本发明通过多阶段添加胆酸钠控制晶体表面能，显著增加了氧化锌纳米材料的比表面积。比表面积的提升为材料在气敏传感器中的应用提供了更大的活性表面，从而提高了传感器的灵敏度和响应速度。技术研发人员：潘跃武,张乐,韩崇,康健,胡峰,赵恩兰,王磊,董妍受保护的技术使用者：徐州工程学院技术研发日：技术公布日：2024/12/23