本發明涉及(ji)氣體傳感器領域，尤其(qi)(qi)涉及(ji)一種雙金屬pt和pd負載的(de)sno2材料(liao)及(ji)其(qi)(qi)制備方法與甲烷傳感器。

背景技術：

1、腸癌(ai)(ai)(ai)是(shi)目前(qian)發病率和(he)死亡(wang)率非常高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)惡(e)性腫瘤，己然成(cheng)(cheng)為(wei)全球人類公共健康問題。近10年(nian)來(lai)(lai)，我(wo)國肺癌(ai)(ai)(ai)導(dao)(dao)致的(de)(de)(de)(de)(de)(de)死亡(wang)超過癌(ai)(ai)(ai)癥總死因的(de)(de)(de)(de)(de)(de)20％，其中(zhong)(zhong)中(zhong)(zhong)晚期腸轉移癌(ai)(ai)(ai)約占90％。由于(yu)早期腸癌(ai)(ai)(ai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)臨(lin)床癥狀不明顯，導(dao)(dao)致其難(nan)以(yi)及時(shi)發現(xian)，因此尋求一種(zhong)無創安全、費用低(di)(di)(di)廉、易于(yu)推廣(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)初(chu)期肺癌(ai)(ai)(ai)檢(jian)測(ce)方法(fa)具(ju)有重要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)現(xian)實意義。最近研究(jiu)證明甲(jia)(jia)烷(wan)作(zuo)為(wei)腸癌(ai)(ai)(ai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)呼(hu)氣(qi)標(biao)(biao)志物具(ju)有優異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)敏(min)(min)感(gan)性和(he)特(te)異性，幾乎不受(shou)年(nian)齡、性別、是(shi)否吸煙等(deng)因素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響。健康人群(qun)呼(hu)氣(qi)中(zhong)(zhong)甲(jia)(jia)烷(wan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃度(du)低(di)(di)(di)于(yu)18ppm，而(er)腸癌(ai)(ai)(ai)患者呼(hu)氣(qi)成(cheng)(cheng)分(fen)中(zhong)(zhong)甲(jia)(jia)烷(wan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃度(du)則(ze)高(gao)(gao)(gao)于(yu)29ppm，因此呼(hu)吸甲(jia)(jia)烷(wan)可以(yi)作(zuo)為(wei)檢(jian)測(ce)早期腸癌(ai)(ai)(ai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重要標(biao)(biao)志物。目前(qian)傳(chuan)(chuan)統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)甲(jia)(jia)烷(wan)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)主要采用接觸燃(ran)燒式(shi)器(qi)件，多用于(yu)工業生產(chan)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)安全報警。這種(zhong)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)檢(jian)測(ce)甲(jia)(jia)烷(wan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃度(du)較高(gao)(gao)(gao)，通常在1000-10000ppm范圍(wei)內，工作(zuo)溫(wen)度(du)也相當高(gao)(gao)(gao)(>500℃)，高(gao)(gao)(gao)溫(wen)下(xia)工作(zuo)不但會使催(cui)化(hua)(hua)劑產(chan)生聚集，劣化(hua)(hua)其氣(qi)敏(min)(min)特(te)性，器(qi)件在高(gao)(gao)(gao)溫(wen)工作(zuo)環(huan)境下(xia)很難(nan)進行集成(cheng)(cheng)，維(wei)護也十(shi)分(fen)困難(nan)。因此近年(nian)來(lai)(lai)研究(jiu)將關注點逐漸轉移到半(ban)導(dao)(dao)體基(ji)甲(jia)(jia)烷(wan)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)上，研究(jiu)各種(zhong)各樣提高(gao)(gao)(gao)半(ban)導(dao)(dao)體基(ji)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)氣(qi)敏(min)(min)特(te)性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方法(fa)，如構筑異質結(jie)、負載(zai)二維(wei)敏(min)(min)感(gan)材(cai)料、暴露特(te)征晶面(mian)和(he)光激發等(deng)，但是(shi)這些方法(fa)往(wang)往(wang)合(he)成(cheng)(cheng)過程復雜、且條(tiao)件苛刻，成(cheng)(cheng)本較高(gao)(gao)(gao)，并且針對(dui)呼(hu)氣(qi)成(cheng)(cheng)分(fen)復雜、甲(jia)(jia)烷(wan)濃度(du)低(di)(di)(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)環(huan)境，實現(xian)低(di)(di)(di)溫(wen)下(xia)對(dui)低(di)(di)(di)濃度(du)甲(jia)(jia)烷(wan)高(gao)(gao)(gao)靈敏(min)(min)、高(gao)(gao)(gao)選擇檢(jian)測(ce)仍是(shi)目前(qian)面(mian)臨(lin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)挑戰。

2、因此(ci)，現(xian)有(you)技術還有(you)待于改進和發展。

技術實現思路

1、鑒(jian)于(yu)上述現(xian)有技術的不足，本發明的目(mu)的在于(yu)提(ti)供(gong)一種雙金屬(shu)pt和pd負載(zai)的sno2材料及其(qi)制備方法與甲烷傳(chuan)(chuan)感器，旨在解決現(xian)有氣(qi)體傳(chuan)(chuan)感器在較低溫(wen)度(du)下靈敏(min)度(du)低、選(xuan)擇性(xing)差、響應(ying)及恢復速度(du)慢等問題。

2、本發明的技術(shu)方案(an)如下(xia)：

3、一種(zhong)雙(shuang)金屬pt和pd負(fu)載的sno2材料的制備方法，其中(zhong)，包括步驟：

4、首先將錫源加(jia)入到(dao)乙醇溶(rong)液中，混合均(jun)(jun)勻后加(jia)入葡萄糖，攪(jiao)拌直至(zhi)得到(dao)混合均(jun)(jun)勻的溶(rong)液；

5、將(jiang)得(de)到的溶液轉移至(zhi)反應釜中進行(xing)溶劑熱反應，反應結(jie)束后依次進行(xing)冷卻、洗(xi)滌(di)及干燥，最后將(jiang)樣品在馬沸(fei)爐中500℃煅燒2h，冷卻后獲(huo)得(de)sno2材(cai)料；

6、將鉑源加入去離子水中(zhong)，超聲溶解(jie)，得到(dao)鉑溶液(ye)；

7、將鈀(ba)源加入去離子水中，隨后加入硝(xiao)酸，并超聲(sheng)溶解，得到鈀(ba)溶液；

8、將(jiang)0.05g?sno2粉(fen)末(mo)加入20ml去離(li)子水(shui)中，超聲(sheng)20min后加入鈀溶液(ye)(ye)和(he)鉑溶液(ye)(ye)，并超聲(sheng)20min，將(jiang)得到的(de)溶液(ye)(ye)移至離(li)心管，離(li)心后收集產物，最后用乙醇洗(xi)滌、干燥，得到pt和(he)pd負載的(de)sno2材料。

9、所述(shu)的(de)pt和pd負載的(de)sno2材料的(de)制備方法，其中，所述(shu)錫源選自(zi)四氯(lv)化(hua)錫、硫酸錫以及(ji)錫酸鈉中的(de)一種或多(duo)種。

10、所述(shu)的(de)pt和pd負(fu)載(zai)的(de)sno2材料(liao)的(de)制備方法，其(qi)中，所述(shu)鉑源為氯鉑酸(suan)、氯化鉑和硝酸(suan)鉑中的(de)一種或(huo)多(duo)種。

11、所述的(de)pt和(he)pd負載(zai)的(de)sno2材料的(de)制備方(fang)法，其中(zhong)，所述鈀(ba)源為(wei)硝酸(suan)鈀(ba)、氯化鈀(ba)、硫(liu)酸(suan)鈀(ba)中(zhong)的(de)一(yi)種(zhong)或多(duo)種(zhong)。

12、所述的pt和pd負載(zai)的sno2材料的制備方法，其中(zhong)，所述溶(rong)劑(ji)熱反應(ying)的溫度為(wei)160～180℃。

13、所(suo)述(shu)的pt和pd負載的sno2材料的制備方(fang)法(fa)，其中，所(suo)述(shu)溶劑熱反應的時間為(wei)14～16h。

14、所(suo)述(shu)的(de)(de)pt和(he)pd負(fu)載的(de)(de)sno2材料的(de)(de)制備方法，其中，所(suo)述(shu)鉑溶液的(de)(de)濃度為(wei)2g/l，加入量為(wei)0.0～670.5μl。

15、所(suo)述的(de)pt和pd負載(zai)的(de)sno2材(cai)料的(de)制備方法，其(qi)中，所(suo)述鈀溶液的(de)濃(nong)度為(wei)5g/l，加入量(liang)為(wei)0.0～252.9μl。

16、所(suo)述的pt和pd負載的sno2材料的制備(bei)方(fang)法，其中，所(suo)述鉑(bo)源(yuan)、可鈀源(yuan)、錫(xi)源(yuan)和葡萄糖的摩爾比為0～3.68：0～6.54：1×103：2×103。

17、一種pt和(he)pd負載(zai)的(de)sno2材料，其中，采(cai)用(yong)本(ben)發(fa)明所述的(de)pt和(he)pd負載(zai)的(de)sno2材料的(de)制備方法制備而成(cheng)。

18、所(suo)述(shu)的pt和(he)pd負(fu)載的sno2材(cai)料，其(qi)中(zhong)，以(yi)所(suo)述(shu)pt和(he)pd負(fu)載的sno2材(cai)料為基準，所(suo)述(shu)pt占(zhan)所(suo)述(shu)pt和(he)pd負(fu)載的sno2材(cai)料的質量百分比(bi)為0.00％～1.00％。

19、所(suo)述的pt和pd負載的sno2材(cai)料(liao)(liao)，其中，以所(suo)述pt和pd負載的sno2材(cai)料(liao)(liao)為基準，所(suo)述pd占所(suo)述pt和pd負載的sno2材(cai)料(liao)(liao)的質量百(bai)分比(bi)為0.00％～1.00％。

20、一(yi)種(zhong)甲烷(wan)傳感器，包括陶(tao)(tao)瓷管，其中，所述(shu)陶(tao)(tao)瓷管表(biao)面(mian)涂(tu)覆有本發明所述(shu)的(de)pt和pd負載(zai)的(de)sno2材(cai)料。

21、有(you)益(yi)效(xiao)果：本發明采用溶劑(ji)熱法制備出(chu)sno2材(cai)(cai)料(liao)(liao)，通過浸漬的(de)(de)物(wu)理方(fang)法將pt和(he)pd加入到(dao)sno2材(cai)(cai)料(liao)(liao)中(zhong)，合成pt和(he)pd負載(zai)的(de)(de)sno2納(na)米(mi)材(cai)(cai)料(liao)(liao)。負載(zai)pt和(he)pd金(jin)屬因其顆粒尺(chi)寸小，具有(you)比表面積大、表面能(neng)(neng)高、活(huo)性(xing)(xing)位點多、吸(xi)附能(neng)(neng)力強等特(te)(te)點，可(ke)(ke)以(yi)促進sno2材(cai)(cai)料(liao)(liao)與待測氣體(ti)之間的(de)(de)化(hua)學(xue)反應，提(ti)高器(qi)件靈(ling)敏(min)(min)(min)度(du)。此(ci)外貴(gui)金(jin)屬獨特(te)(te)的(de)(de)表面溢(yi)出(chu)效(xiao)應可(ke)(ke)以(yi)對特(te)(te)定的(de)(de)氣體(ti)起到(dao)活(huo)化(hua)作用，不僅可(ke)(ke)以(yi)加快晶體(ti)表面物(wu)質(zhi)化(hua)學(xue)反應，進一(yi)步提(ti)高傳感器(qi)的(de)(de)靈(ling)敏(min)(min)(min)度(du)，還能(neng)(neng)使(shi)傳感器(qi)的(de)(de)選(xuan)擇性(xing)(xing)得到(dao)提(ti)升。另外貴(gui)金(jin)屬納(na)米(mi)粒子(zi)導電性(xing)(xing)好(hao)，使(shi)敏(min)(min)(min)感體(ti)內電子(zi)的(de)(de)傳輸效(xiao)率增強，與半導體(ti)敏(min)(min)(min)感體(ti)接觸(chu)形成肖特(te)(te)基勢(shi)壘也(ye)有(you)利于(yu)傳感器(qi)氣敏(min)(min)(min)特(te)(te)性(xing)(xing)的(de)(de)提(ti)高。最終制得pt和(he)pd負載(zai)的(de)(de)sno2材(cai)(cai)料(liao)(liao)相比于(yu)單一(yi)sno2材(cai)(cai)料(liao)(liao)，對于(yu)甲烷氣體(ti)在(zai)較低溫(<250℃)下展(zhan)現出(chu)靈(ling)敏(min)(min)(min)度(du)高、響應迅(xun)速、選(xuan)擇性(xing)(xing)好(hao)等特(te)(te)點。

技術特征：

1.一種雙金屬pt和pd負載的sno2材料(liao)的制備方法，其特(te)征在(zai)于，包(bao)括步驟：

2.根據權(quan)利要求(qiu)1所述(shu)(shu)的pt和pd負載的sno2材料的制(zhi)備方法，其特征(zheng)在于(yu)，所述(shu)(shu)錫源選自四氯化錫、硫酸(suan)(suan)錫以及(ji)錫酸(suan)(suan)鈉中的一種或(huo)多(duo)種。

3.根(gen)據權利要求(qiu)1所述(shu)的pt和pd負載的sno2材料的制備方法，其(qi)特征(zheng)在于(yu)，所述(shu)鉑源為氯鉑酸、氯化鉑和硝酸鉑中的一種或多種。

4.根據權利(li)要求1所述的pt和pd負(fu)載的sno2材(cai)料的制備(bei)方法，其(qi)特征(zheng)在于，所述鈀(ba)源(yuan)為硝酸鈀(ba)、氯化(hua)鈀(ba)、硫酸鈀(ba)中的一種(zhong)或多種(zhong)。

5.根據權利要求1所述的pt和pd負載的sno2材料的制備方法，其特(te)征在于，所述溶劑熱反應(ying)的溫度為160～180℃。

6.根據權利要求(qiu)1所(suo)述的(de)pt和pd負載的(de)sno2材(cai)料的(de)制備方法，其特征在于，所(suo)述溶劑熱反應的(de)時(shi)間為14～16h。

7.根據權利要求1所述(shu)的pt和pd負載的sno2材(cai)料的制(zhi)備(bei)方法，其特征在于，所述(shu)鉑溶液的濃度(du)為2g/l，加入量為0.0～670.5μl。

8.根(gen)據權利要求1所(suo)述的pt和pd負載的sno2材料的制(zhi)備方法，其特(te)征在于，所(suo)述鈀溶液的濃度為5g/l，加入量為0.0～252.9μl。

9.根(gen)據(ju)權利要求1所(suo)述(shu)的pt和pd負載(zai)的sno2材料(liao)的制(zhi)備方法，其特征在于，所(suo)述(shu)鉑源(yuan)、鈀源(yuan)、錫源(yuan)和葡萄糖的摩爾(er)比(bi)為(wei)0～3.68∶0～6.54∶1×103∶2×103。

10.一種雙(shuang)金屬pt和pd負載(zai)的(de)sno2材料(liao)，其特征在(zai)于，采用權(quan)利要求1-9任一項(xiang)所(suo)述(shu)的(de)pt和pd負載(zai)的(de)sno2材料(liao)的(de)制備方法(fa)制備而成。

11.根據權利要求10所(suo)述的(de)pt和pd負載(zai)(zai)的(de)sno2材料，其特征在于，以所(suo)述pt和pd負載(zai)(zai)的(de)sno2材料為(wei)基準，所(suo)述pt占所(suo)述pt和pd負載(zai)(zai)的(de)sno2材料的(de)質(zhi)量百分比為(wei)0.00％～1.00％。

12.根(gen)據(ju)權(quan)利(li)要求(qiu)10所(suo)述(shu)的pt和pd負載的sno2材料，其特征在(zai)于(yu)，以(yi)所(suo)述(shu)pt和pd負載的sno2材料為基準，所(suo)述(shu)pd占所(suo)述(shu)pt和pd負載的sno2材料的質量百分比為0.00％～1.00％。

13.一(yi)種甲烷傳感器，包括陶瓷(ci)管(guan)，其特征在于(yu)，所(suo)述(shu)陶瓷(ci)管(guan)表面(mian)涂覆有權利要求10-12任一(yi)項所(suo)述(shu)的pt和(he)pd負載的sno2材料。

技術總結
本發明公開一種雙金屬Pt和Pd負載的SnO<subgt;2</subgt;材料及其制備方法與甲烷傳感器。方法包括步驟：首先將錫源加入到乙醇溶液中，混合均勻后加入葡萄糖；將得到的溶液進行溶劑熱反應，隨后產物灼燒得到SnO<subgt;2</subgt;材料；然后將適量SnO<subgt;2</subgt;粉末分散到離子水中，分別加入氯源和鈀源溶液，并超聲混合，分散液離心、洗滌、干燥后得到Pt和Pd負載的SnO<subgt;2</subgt;材料。本發明利用貴金屬的溢出效應及電子敏化效應，從而促進SnO<subgt;2</subgt;與甲烷之間的化學反應。制得Pt和Pd負載的SnO<subgt;2</subgt;材料對于甲烷氣體在較低工作溫度下展現出靈敏度高、響應迅速、選擇性好等特點。

技術研發人員：杜宇,王心萌,徐晨辰,曹祥棟,湯繼華
受保護的技術使用者：深圳大學
技術研發日：
技術公布日：2024/9/23