一种双金属Pt和Pd负载的SnO2材料及其制备方法与甲烷传感器

本发明涉及气体传感器领域，尤其涉及一种双金属pt和pd负载的sno2材料及其制备方法与甲烷传感器。

背景技术：

1、肠癌是目前发病率和死亡率非常高的恶性肿瘤，己然成为全球人类公共健康问题。近10年来，我国肺癌导致的死亡超过癌症总死因的20％，其中中晚期肠转移癌约占90％。由于早期肠癌的临床症状不明显，导致其难以及时发现，因此寻求一种无创安全、费用低廉、易于推广的初期肺癌检测方法具有重要的现实意义。最近研究证明甲烷作为肠癌的呼气标志物具有优异的敏感性和特异性，几乎不受年龄、性别、是否吸烟等因素的影响。健康人群呼气中甲烷的浓度低于18ppm，而肠癌患者呼气成分中甲烷的浓度则高于29ppm，因此呼吸甲烷可以作为检测早期肠癌的重要标志物。目前传统的甲烷传感器主要采用接触燃烧式器件，多用于工业生产中的安全报警。这种传感器检测甲烷的浓度较高，通常在1000-10000ppm范围内，工作温度也相当高(>500℃)，高温下工作不但会使催化剂产生聚集，劣化其气敏特性，器件在高温工作环境下很难进行集成，维护也十分困难。因此近年来研究将关注点逐渐转移到半导体基甲烷传感器上，研究各种各样提高半导体基传感器气敏特性的方法，如构筑异质结、负载二维敏感材料、暴露特征晶面和光激发等，但是这些方法往往合成过程复杂、且条件苛刻，成本较高，并且针对呼气成分复杂、甲烷浓度低的环境，实现低温下对低浓度甲烷高灵敏、高选择检测仍是目前面临的挑战。

2、因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双金属pt和pd负载的sno2材料及其制备方法与甲烷传感器，旨在解决现有气体传感器在较低温度下灵敏度低、选择性差、响应及恢复速度慢等问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种双金属pt和pd负载的sno2材料的制备方法，其中，包括步骤：

4、首先将锡源加入到乙醇溶液中，混合均匀后加入葡萄糖，搅拌直至得到混合均匀的溶液；

5、将得到的溶液转移至反应釜中进行溶剂热反应，反应结束后依次进行冷却、洗涤及干燥，最后将样品在马沸炉中500℃煅烧2h，冷却后获得sno2材料；

6、将铂源加入去离子水中，超声溶解，得到铂溶液；

7、将钯源加入去离子水中，随后加入硝酸，并超声溶解，得到钯溶液；

8、将0.05g sno2粉末加入20ml去离子水中，超声20min后加入钯溶液和铂溶液，并超声20min，将得到的溶液移至离心管，离心后收集产物，最后用乙醇洗涤、干燥，得到pt和pd负载的sno2材料。

9、所述的pt和pd负载的sno2材料的制备方法，其中，所述锡源选自四氯化锡、硫酸锡以及锡酸钠中的一种或多种。

10、所述的pt和pd负载的sno2材料的制备方法，其中，所述铂源为氯铂酸、氯化铂和硝酸铂中的一种或多种。

11、所述的pt和pd负载的sno2材料的制备方法，其中，所述钯源为硝酸钯、氯化钯、硫酸钯中的一种或多种。

12、所述的pt和pd负载的sno2材料的制备方法，其中，所述溶剂热反应的温度为160～180℃。

13、所述的pt和pd负载的sno2材料的制备方法，其中，所述溶剂热反应的时间为14～16h。

14、所述的pt和pd负载的sno2材料的制备方法，其中，所述铂溶液的浓度为2g/l，加入量为0.0～670.5μl。

15、所述的pt和pd负载的sno2材料的制备方法，其中，所述钯溶液的浓度为5g/l，加入量为0.0～252.9μl。

16、所述的pt和pd负载的sno2材料的制备方法，其中，所述铂源、可钯源、锡源和葡萄糖的摩尔比为0～3.68：0～6.54：1×103：2×103。

17、一种pt和pd负载的sno2材料，其中，采用本发明所述的pt和pd负载的sno2材料的制备方法制备而成。

18、所述的pt和pd负载的sno2材料，其中，以所述pt和pd负载的sno2材料为基准，所述pt占所述pt和pd负载的sno2材料的质量百分比为0.00％～1.00％。

19、所述的pt和pd负载的sno2材料，其中，以所述pt和pd负载的sno2材料为基准，所述pd占所述pt和pd负载的sno2材料的质量百分比为0.00％～1.00％。

20、一种甲烷传感器，包括陶瓷管，其中，所述陶瓷管表面涂覆有本发明所述的pt和pd负载的sno2材料。

21、有益效果：本发明采用溶剂热法制备出sno2材料，通过浸渍的物理方法将pt和pd加入到sno2材料中，合成pt和pd负载的sno2纳米材料。负载pt和pd金属因其颗粒尺寸小，具有比表面积大、表面能高、活性位点多、吸附能力强等特点，可以促进sno2材料与待测气体之间的化学反应，提高器件灵敏度。此外贵金属独特的表面溢出效应可以对特定的气体起到活化作用，不仅可以加快晶体表面物质化学反应，进一步提高传感器的灵敏度，还能使传感器的选择性得到提升。另外贵金属纳米粒子导电性好，使敏感体内电子的传输效率增强，与半导体敏感体接触形成肖特基势垒也有利于传感器气敏特性的提高。最终制得pt和pd负载的sno2材料相比于单一sno2材料，对于甲烷气体在较低温(<250℃)下展现出灵敏度高、响应迅速、选择性好等特点。

技术特征：

1.一种双金属pt和pd负载的sno2材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的pt和pd负载的sno2材料的制备方法，其特征在于，所述锡源选自四氯化锡、硫酸锡以及锡酸钠中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的pt和pd负载的sno2材料的制备方法，其特征在于，所述铂源为氯铂酸、氯化铂和硝酸铂中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的pt和pd负载的sno2材料的制备方法，其特征在于，所述钯源为硝酸钯、氯化钯、硫酸钯中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的pt和pd负载的sno2材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂热反应的温度为160～180℃。

6.根据权利要求1所述的pt和pd负载的sno2材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂热反应的时间为14～16h。

7.根据权利要求1所述的pt和pd负载的sno2材料的制备方法，其特征在于，所述铂溶液的浓度为2g/l，加入量为0.0～670.5μl。

8.根据权利要求1所述的pt和pd负载的sno2材料的制备方法，其特征在于，所述钯溶液的浓度为5g/l，加入量为0.0～252.9μl。

9.根据权利要求1所述的pt和pd负载的sno2材料的制备方法，其特征在于，所述铂源、钯源、锡源和葡萄糖的摩尔比为0～3.68∶0～6.54∶1×103∶2×103。

10.一种双金属pt和pd负载的sno2材料，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的pt和pd负载的sno2材料的制备方法制备而成。

11.根据权利要求10所述的pt和pd负载的sno2材料，其特征在于，以所述pt和pd负载的sno2材料为基准，所述pt占所述pt和pd负载的sno2材料的质量百分比为0.00％～1.00％。

12.根据权利要求10所述的pt和pd负载的sno2材料，其特征在于，以所述pt和pd负载的sno2材料为基准，所述pd占所述pt和pd负载的sno2材料的质量百分比为0.00％～1.00％。

13.一种甲烷传感器，包括陶瓷管，其特征在于，所述陶瓷管表面涂覆有权利要求10-12任一项所述的pt和pd负载的sno2材料。

技术总结
本发明公开一种双金属Pt和Pd负载的SnO<subgt;2</subgt;材料及其制备方法与甲烷传感器。方法包括步骤：首先将锡源加入到乙醇溶液中，混合均匀后加入葡萄糖；将得到的溶液进行溶剂热反应，随后产物灼烧得到SnO<subgt;2</subgt;材料；然后将适量SnO<subgt;2</subgt;粉末分散到离子水中，分别加入氯源和钯源溶液，并超声混合，分散液离心、洗涤、干燥后得到Pt和Pd负载的SnO<subgt;2</subgt;材料。本发明利用贵金属的溢出效应及电子敏化效应，从而促进SnO<subgt;2</subgt;与甲烷之间的化学反应。制得Pt和Pd负载的SnO<subgt;2</subgt;材料对于甲烷气体在较低工作温度下展现出灵敏度高、响应迅速、选择性好等特点。

技术研发人员：杜宇,王心萌,徐晨辰,曹祥栋,汤继华
受保护的技术使用者：深圳大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23