核殼結構Au@SnO2的制備及其低溫下的正丁醇氣敏性能

商 震，林志東*，鄭聚成

1. 等離子體化學與新材料湖北省重點實驗室（武漢工程大學），湖北 武漢 430205；2. 中國石油天然氣股份有限公司蘭州化工研究中心，甘肅 蘭州 730060

近20年來，人們在對氣敏機理的認識以及對納米材料的研究等方面取得了巨大進展［1］，開始使用晶粒尺寸更小［2］、比表面積更大［2］和具有特殊結構［3-4］的納米材料或納米復合材料［5-7］來制備性能優異的氣敏傳感器。通過上述方法可以使金屬氧化物半導體（metal oxide semiconductor，MOS）氣敏材料的工作溫度降低100～200 ℃，同時也可以提高MOS 氣敏材料的靈敏度。如合成的納米管結構的二氧化錫（stannic oxide，SnO2）可以在45 ℃下檢測0.20 g/m3的乙醇，靈敏度可以達到16［8］。Wang 等［2］以淀粉為原料，通過簡單水熱法制備了接近材料德拜尺寸［9］的超小粒徑的介孔SnO2，它對正丁醇有著極高的響應，粒徑為6.1 nm 的納米SnO2顆粒在150 ℃對1.95×10-2g/m3的正丁醇有435 的超高靈敏度。Liu 等［10］通過溶劑熱法制備了鉑活化的SnO2納米粒子簇，納米簇由粒徑為3 nm 的顆粒構成，同時納米簇的比表面積高達181.58 m2/g，該MOS 傳感器在120 ℃對3.42 g/m3的NH3有著高達203 的靈敏度。Yang 等［11］通過靜電紡絲法分別制備了WO3納米纖維與Au-WO3納米纖維氣敏傳感器，在250 ℃對0.21 g/m3乙醇的靈敏度分別為3.43和90.8，說明摻雜Au 可以顯著提升材料的氣敏性能。

本文通過種子生長法及簡單的水熱法制備Au@SnO2復合材料，并應用于對正丁醇氣體的氣敏檢測。該材料中的SnO2殼層由大量的SnO2納米晶粒堆疊而成，這些SnO2晶粒的粒徑極小，平均尺寸為4.9 nm。SnO2晶粒的堆疊導致殼層間出現大量孔洞，尺寸在4.81 nm 左右，這些孔洞的存在使材料擁有超高的比表面積，可以達到178.82 m2/g。……