半导体氧化物超细纳米粒子在催化发光传感器中的应用及其制备方法

摘要

本发明公开一种半导体氧化物超细纳米粒子在催化发光传感器中的应用及其制备方法，其特征在于：所述超细纳米粒子为煅烧碳纳米管上沉积的二氧化锡，其粒径为4～7nm，用作一氧化碳产生纳米表面催化发光的催化剂。其制备方法按如下步骤进行：（1）将25-30%硝酸溶液200mL加入盛有2-5g碳纳米管的500ml圆底烧瓶中，置于盛有硅油的铝锅中连续搅拌，于120-140℃回流加热24小时，离心、除去硝酸溶液，滴加5-10g SnCl2·2H2O，超声处理1-3小时；在快速搅拌条件下，缓慢加入浓氨水溶液至pH值=8-9，60-90℃干燥2-3小时；在空气中升温至480-550℃，通入惰性气体，并恒温0.5-1小时，继续升温至740-760℃，在空气中恒温0.5小时，冷却至室温，产物即为超细二氧化锡纳米粒子。

权利要求

1.一种半导体氧化物超细纳米粒子在催化发光传感器中的应用，其特征在于：所述超细纳米粒子为煅烧碳纳米管心上沉积的二氧化锡，其粒径为4～7nm,用作一氧化碳产生高效发光的表面催化剂。

2.一种如权利要求1的应用中所述半导体氧化物超细纳米粒子的制备方法，其特征在于依次按如下步骤进行：

2.1将新配制的25-30%硝酸溶液200mL加入盛有2-5g碳纳米管的500mL圆底烧瓶中，置于盛有硅油的铝锅中，在磁子连续搅拌下，于120-140℃的条件回流加热24小时将碳纳米管活化；

2.2将活化后碳纳米管离心、除去硝酸溶液，将5-10gSnCl2·2H2O加入酸化处理后的碳纳米管环境中，把制得的反应体系在室温下超声处理1-3小时；

2.3在快速搅拌条件下，缓慢将浓氨水溶液滴加入超声处理后的体系中，直到pH值=8-9，得到前驱体，60-90℃干燥处理前驱体2-3小时；

2.4将前驱体在空气中升温至480-550℃，此时通入惰性气体，并在惰性气体中恒温

0.5-1小时，继续升温至740-760℃条件下，并且在空气中恒温0.5小时，冷却至室温，产物即为4-7nm左右的超细二氧化锡纳米粒子材料。

3.根据权利要求2所述的半导体氧化物超细纳米粒子的制备方法，其特征在于所述碳3

纳米管为多壁碳纳米管，比表面积为200～300m/g，平均管径为20～40nm。

4.根据权利要求3所述的半导体氧化物超细纳米粒子的制备方法，其特征在于所述

2.4步骤的升温速度为4～8℃/分钟；所述惰性气体通入流量为1～5升/分钟。

说明书

半导体氧化物超细纳米粒子在催化发光传感器中的应用及

其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种半导体氧化物超细纳米粒子在催化发光传感器中的应用及其制备方法。

背景技术

[0002] 纳米材料表面催化发光现象已经得到了广泛的关注。催化发光是指催化反应过程中产生的激发态产物返回到基态时放射出光量子的现象。1976年，Breysse等在ThO2表面CO的催化氧化过程中首次观察到了催化发光现象，随后McCord、Konig等人在不同的化学反应过程中也发现了这种催化发光现象，Nakagawa等人研究了乙醇和丙酮在γ-Al2O3上的化学发光现象。张新荣等人研究发现，纳米材料可以显著催化气固表面的化学发光，并对乙醇在纳米TiO2上的催化发光现象进行了识别研究；随后开展了纳米材料表面催化发光的进一步系列研究，发现当样品分子通过具有催化活性纳米粒子表面时能够产生化学发光，并设计了基于纳米催化发光的乙醇、乙醛、氨、硫化氢等一系列传感器。催化发光的光谱和发光强度与样品分子的结构和催化剂的种类等因素有着密切的关系。已有的工作主要致力于研究不同种类的纳米材料的催化发光行为，而对特殊形貌纳米材料的催化发光研究却比较少。对于特殊形貌纳米材料，其比表面积不同、其催化活性往往也不相同，因而它们的催化发光行为也会迥然不同。普通形貌纳米材料的催化发光效率相对较低，具有特殊形貌的纳米材料的催化发光现象和机理亟待更深入地去研究和探索。

发明内容

[0003] 本发明的提出，旨在提供一种增加纳米材料比表面积来提高甲醇及一氧化碳的发光效率的催化发光传感器用催化剂的二氧化锡超细纳米粒子及其制备方法。

[0004] 本发明的技术解决方案是这样实现的：

[0005] 一种半导体氧化物超细纳米粒子在催化发光传感器中的应用，其特征在于：所述超细纳米粒子为煅烧碳纳米管心上沉积的二氧化锡，其粒径为4～7nm,用作一氧化碳产生高效发光的表面催化剂。

[0006] 一种如上述半导体氧化物超细纳米粒子的制备方法，其特征在于依次按如下步骤进行：

[0007] 1.将新配制的25-30%硝酸溶液200mL加入盛有2-5g碳纳米管的500ml圆底烧瓶中，置于盛有硅油的铝锅中，在磁子连续搅拌下，于120-140℃的条件回流加热24小时将碳纳米管活化；

[0008] 2.将活化后碳纳米管离心、除去硝酸溶液，将5-10g SnCl2·2H2O加入酸化处理后的碳纳米管环境中，把制得的反应体系在室温下超声处理1-3小时；

[0009] 3.在快速搅拌条件下，缓慢将浓氨水溶液滴加入超声处理后的体系中，直到pH值=8-9，得到前驱体，60-90℃干燥处理前驱体2-3小时；

[0010] 4.将前驱体在空气中升温至480-550℃，此时通入惰性气体，并在惰性气体中恒温0.5-1小时，继续升温至740-760℃条件下，并且在空气中恒温0.5小时，冷却至室温，产物即为4-7nm左右的超细二氧化锡纳米粒子材料。

[0011] 所述碳纳米管为多壁碳纳米管，比表面积为200～300m3/g，平均管径为20～40nm。

[0012] 所述步骤4的升温速度为4～8℃/分钟；所述惰性气体通入流量为1～5升/分钟。

[0013] 与现有技术相比较,本发明的优点在于:

[0014] 在纳米材料涂层面积相等的条件下,采用碳纳米管可有效增加纳米材料涂层[0015] 的比表面积，与普通纳米材料相比，用模板合成的超细二氧化锡纳米粒子可以有效增加纳米材料涂层的比表面积，二氧化锡超细纳米材料粒子大幅提高了被测组份甲醇、一氧化碳的催化发光强度，同时也使被测组分与纳米材料表面接触更加充分，在纳米材料表面上的响应时间大大缩短，信号响应时间迅速、信噪比增强，信号谱带变窄（类似尖锐的色谱流出曲线），可提高检测效率、分辨率及灵敏度。

附图说明

[0016] 本发明有附图6幅，其中：

[0017] 图1是本发明实施例1二氧化锡超细纳米粒子的扫描电镜图。

[0018] 图2是本发明实施例1二氧化锡超细纳米粒子的透射电镜图。

[0019] 图3是本发明实施例1二氧化锡超细纳米粒子的X射线衍射图。

[0020] 图4是本发明实施例1二氧化锡超细纳米粒子的拉曼光谱图。

[0021] 图5是本发明实施例1二氧化锡超细纳米粒子与30-50nm二氧化锡纳米粒子对一氧化碳的催化发光强度对比图。

[0022] 图6是超细二氧化锡纳米粒子的X射线光电子能谱的分析结果。

具体实施方式

[0023] 下面，结合实施例对本发明作进一步说明。

[0024] 实施例1

[0025] 本实施例1按如下步骤进行：

[0026] 1.将新配制的30%硝酸溶液200mL加入盛有5g碳纳米管的500ml圆底烧瓶中，置于盛有硅油的铝锅中，在磁子连续搅拌下，于135℃的条件回流加热24小时；

[0027] 2.将活化后碳纳米管离心、除去硝酸溶液，将5g SnCl2·2H2O加入酸化处理后的碳纳米管环境中，把制得的反应体系在室温下超声处理2小时；

[0028] 3.在快速搅拌条件下，缓慢将浓氨水溶液滴加入超声处理后的体系中，直到pH值=8，得到前驱体，90℃干燥处理前驱体3小时；

[0029] 4.将前驱体在空气中升温至500℃，此时通入惰性气体，并在惰性气体中恒温0.5小时，继续升温至750℃条件下，并且在空气中恒温0.5小时，冷却至室温，产物即超细二氧化锡纳米粒子。所述升温速度为5℃/分钟；所述惰性气体通入流量为2升/分钟。所得产物即为4-7nm左右的超细二氧化锡纳米粒子材料。

[0030] 超细二氧化锡纳米粒子的催化发光传感器可以显著催化甲醇、一氧化碳等的催化发光。用实施例1的二氧化锡超细纳米粒子及普通二氧化锡纳米粒子分别制成纳米催化发光传感器，以一氧化碳为检测样品，对一氧化碳的催化发光强度进行了实验，其对比如图5所示，其中，两条曲线分别是二氧化锡超细纳米粒子和普通二氧化锡纳米粒子催化发光传感器对一氧化碳催化发光的发光强度曲线，每次一氧化碳的进样量为5ul，分别平行进样3次，相对发光强度与时间（秒）变化的信号曲线稳定。实验表明二氧化锡超细纳米粒子材料对一氧化碳的催化发光强度明显优于大粒径的二氧化锡纳米粒子。

[0031] 实施例2

[0032] 本实施例2按如下步骤进行：

[0033] 1.将新配制的25%硝酸溶液200mL加入盛有3g碳纳米管的500ml圆底烧瓶中，置于盛有硅油的铝锅中，在磁子连续搅拌下，于125℃的条件回流加热24小时；

[0034] 2.将活化后碳纳米管离心、除去硝酸溶液，将6g SnCl2·2H2O加入酸化处理后的碳纳米管环境中，把制得的反应体系在室温下超声处理3小时；

[0035] 3.在快速搅拌条件下，缓慢将浓氨水溶液滴加入超声处理后的体系中，直到pH值=9，得到前驱体，80℃干燥处理前驱体3小时；

[0036] 4.将前驱体在空气中升温至520℃，此时通入惰性气体，并在惰性气体中恒温1小时，继续升温至740℃条件下，并且在空气中恒温1小时，冷却至室温，产物即超细二氧化锡纳米粒子材料。所述升温速度为6℃/分钟；所述惰性气体通入流量为3升/分钟。