[0028] 本发明提供了一种多孔氧化铟纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
[0029] (1)将铟盐、有机配体、水和有机溶剂混合，得到反应溶液；
[0030] (2)将所述步骤(1)得到的反应溶液进行水热反应，得到多孔氧化铟纳米材料前驱体；
[0031] (3)将所述步骤(2)得到的多孔氧化铟纳米材料前驱体进行煅烧，得到多孔氧化铟纳米材料。
[0032] 本发明将铟盐、有机配体、水和有机溶剂混合，得到反应溶液。在本发明中，所述铟盐、有机配体、水和有机溶剂的摩尔比优选为1:(1.5～10.5):(285～725):(350～850)，更优选为1:(3～8):(350～600):(400～800)，最优选为1:(4～6):(450～500):(500～700)。
[0033] 在本发明中，所述铟盐优选包括硝酸铟、氯化铟和硫酸铟中的一种或多种。在本发明中，所述有机配体优选包括对苯二甲酸、氨基对苯二甲酸、均苯三甲酸和二甲基咪唑中的一种或多种。本发明对所述有机溶剂的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的用于溶解有机配体的有机溶剂即可。在本发明中，所述有机溶剂优选包括二甲基甲酰胺和/或乙醇。
[0034] 在本发明中，所述混合优选在超声条件下进行；所述超声的频率优选为20～40kHz，更优选为25～35kHz；所述超声的时间优选为15～30min，更优选为20～25min。
[0035] 为使各组分混合更加均匀，本发明优选首先制备铟盐水溶液和有机配体的溶液，然后将铟盐水溶液与有机配体溶液混合，得到反应溶液。本发明对所述铟盐水溶液和有机配体的溶液的浓度没有特殊的限定，根据上述技术方案所述比例进行调整即可。本发明对所述铟盐水溶液和有机配体的溶液的制备的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的制备溶液的技术方案即可。
[0036] 得到反应溶液后，本发明将所述反应溶液进行水热反应，得到多孔氧化铟纳米材料前驱体。在本发明中，所述水热反应的温度优选为90～150℃，更优选为95～140℃，最优选为115～130℃；所述水热反应的时间优选为2～90min，更优选为5～70min，最优选为30～50min。
[0037] 本发明对所述水热反应的装置没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的水热反应装置即可。在本发明中，所述水热反应的装置优选为微波反应器。
[0038] 水热反应完成后，本发明优选将所述水热反应的产物依次进行分离、洗涤和干燥，得到多孔氧化铟纳米材料前驱体。本发明对所述分离、洗涤和干燥的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的分离、洗涤和干燥的技术方案即可。在本发明中，所述分离优选为离心；所述离心的速率优选为5000～8000rpm，更优选为6000～7000rpm；所述离心的时间优选为5～10min，更优选为6～8min。在本发明中，所述洗涤的溶剂优选为二甲基甲酰胺；所述洗涤的次数优选为3～5次。在本发明中，所述干燥优选为真空干燥；所述干燥的温度优选为80～150℃，更优选为90～140℃，最优选为100～120℃；所述干燥的真空度优选为0～500Pa，更优选为50～400Pa，最优选为100～200Pa；所述干燥的时间优选为10～32h，更优选为15～25h，最优选为18～22h。
[0039] 在本发明中，所述多孔氧化铟纳米材料前驱体优选包括络合物[In(OH)(C8H4O4)]n。在本发明中，所述多孔氧化铟纳米材料前驱体为金属有机骨架In-MOF。在本发明中，所述多孔氧化铟纳米材料前驱体优选呈中空棒状结构。在本发明中，所述多孔氧化铟纳米材料前驱体的长度优选为5～8μm，更优选为6～7μm；所述多孔氧化铟纳米材料前驱体的直径优选为400～700nm，更优选为500～600nm；所述多孔氧化铟纳米材料前驱体的壁厚优选为40～60nm，更优选为45～55nm。
[0040] 得到多孔氧化铟纳米材料前驱体后，本发明将所述多孔氧化铟纳米材料前驱体进行煅烧，得到多孔氧化铟纳米材料。在本发明中，所述煅烧的温度优选为350～650℃，更优选为400～600℃，最优选为450～550℃；所述煅烧的时间优选为0.5～6h，更优选为1～5h，最优选为2～4h。在本发明中，所述煅烧的气氛优选为氧气或空气。
[0041] 本发明对所述煅烧的装置没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的煅烧的装置即可。在本发明中，所述煅烧优选在管式炉或马弗炉中进行。本发明对升温至所述煅烧温度的速率没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的升温速率即可。在本发明中，所述升温至所述煅烧温度的速率优选为1～5℃，更优选为2～4℃。在本发明中，所述煅烧使In-MOF中的有机成分形成气体挥发，得到具有In-MOF结构的多孔氧化铟纳米材料。
[0042] 本发明提供的制备方法通过水热法制备MOFs作为模板，在煅烧过程中材料的有机成分生成CO2等物质，从而形成多孔结构，机理为非平衡内扩散，开始煅烧时，在In-MOF周围形成一层In2O3膜，隔绝空气，空气向内扩散的速度小于In-MOF向外扩散的速度从而形成中空结构。
[0043] 本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备的多孔氧化铟纳米材料，所述多孔氧化铟纳米材料包括氧化铟纳米颗粒组成的中空纳米棒，所述中空纳米棒为多孔结构。在本发明中，所述纳米氧化铟优选为立方相。在本发明中，所述氧化铟纳米颗粒的直径优选为5～10nm，更优选为6～8nm。在本发明中，所述中空纳米棒的长度优选为5～8μm，更优选为
6～7μm；所述中空纳米棒的直径优选为400～700nm，更优选为500～600nm；所述中空纳米棒的壁厚优选为40～60nm，更优选为45～55nm。在本发明中，所述中空纳米棒的孔径优选为4～8nm，更优选为5～7nm。
[0044] 本发明提供的制备方法制备的多孔氧化铟纳米材料尺寸、形貌均匀，比表面积大，对乙醇灵敏度高，恢复响应快，选择性强；BET比表面积为50.6～112.8m2/g；在200℃对100ppm乙醇的灵敏度为38.7，响应、恢复时间分别为3s和4s，对乙醇的选择性要远高于其他气体。
[0045] 为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的多孔氧化铟纳米材料及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
[0046] 实施例1:
[0047] 取0.2g硫酸铟溶解于5mL水中，取0.324g二甲基咪唑溶于25mL DMF中；将上述两种溶液混合，超声15min，得到反应溶液；铟盐、有机配体、水与溶剂的摩尔比为：1：10.2：720：837。
[0048] 将反应溶液加入聚四氟乙烯反应釜中，置于微波反应器内95℃下反应5min，得到沉淀物；沉淀物用DMF洗涤三次，离心后置于120℃真空干燥箱中干燥12h，得到In2O3前驱体。
[0049] 将步上述前驱体在400℃下煅烧1h，升温速率为1℃/min，自然降温至室温，得到气敏材料，样品经过XRD分析，结果见图1。由图1可知，本实施例制备的多孔氧化铟纳米材料为立方相In2O3，产率为33.4％，平均长度为5.5μm，平均直径为450nm。
[0050] 将得到的多孔氧化铟纳米材料制成浆料，涂敷于陶瓷管上，在300℃下老化24h后进行气敏测试。200℃对100ppm乙醇的灵敏度为25.5。
[0051] 实施例2:
[0052] 取0.2g InCl3溶解于5mL水中，取0.25g对苯二甲酸溶于25mL DMF中；将上述两种溶液混合，超声15min，得到反应溶液；铟盐、有机配体、水与溶剂的摩尔比为：1：1.7：307.2：357.4。
[0053] 将反应溶液加入聚四氟乙烯反应釜中，置于微波反应器内105℃下反应10min，得到沉淀物；沉淀物用DMF洗涤三次，离心后置于150℃真空干燥箱中干燥24h，得到In2O3前驱体。
[0054] 将步上述前驱体在450℃下煅烧4h，升温速率为1℃/min，自然降温至室温，得到多孔氧化铟纳米材料。
[0055] 本实施例制备的样品扫描电镜照片如图2所示，图2表明，得到的多孔氧化铟纳米材料为尺寸均匀的纳米棒结构，产率为35.2％，平均长度为5.8μm，平均直径为500nm。
[0056] 将得到的多孔氧化铟纳米材料制成浆料，涂敷于陶瓷管上，在300℃下老化24h后进行气敏测试。200℃对100ppm乙醇的灵敏度为35.2。
[0057] 实施例3:
[0058] 取0.3g In(NO3)·4.5H2O溶解于10mL水中，取0.25g氨基对苯二甲酸溶于30mL DMF中；将上述两种溶液混合，超声30min，得到反应溶液；铟盐、有机配体、水与溶剂的摩尔比为：1：1.8：707：494。
[0059] 将反应溶液加入聚四氟乙烯反应釜中，置于微波反应器内105℃下反应10min，得到沉淀物；沉淀物用DMF洗涤三次，离心后置于125℃真空干燥箱中干燥24h，得到In2O3前驱体。
[0060] 将步上述前驱体在400℃下煅烧1h，升温速率为5℃/min，自然降温至室温，得到多孔氧化铟纳米材料。
[0061] 本实施例制备的样品扫描电镜照片如图3所示，其中，图3a、3b和3c分别为不同放大倍数下的扫描电镜照片。图3表明，得到的多孔氧化铟纳米材料为多孔中空纳米棒结构，壳层由纳米粒子组成，产率为31.1％，平均长度为6.0μm，平均直径为520nm。
[0062] 将得到的多孔氧化铟纳米材料制成浆料，涂敷于陶瓷管上，在300℃下老化24h后进行气敏测试。200℃对100ppm乙醇的灵敏度为29.3。
[0063] 实施例4:
[0064] 取0.3g In(NO3)·4.5H2O溶解于10mL水中，取0.25g对苯二甲酸与0.16g二甲基咪唑溶于40mL DMF/乙醇混合溶液(DMF：乙醇＝1：1)中；将上述两种溶液混合，超声30min，得到反应溶液；铟盐、有机配体、水与溶剂的摩尔比为：1：1.8：707：494。
[0065] 将反应溶液加入聚四氟乙烯反应釜中，置于微波反应器内115℃下反应10min，得到沉淀物；沉淀物用DMF洗涤三次，离心后置于150℃真空干燥箱中干燥24h，得到In2O3前驱体。
[0066] 将步上述前驱体在450℃下煅烧4h，升温速率为2℃/min，自然降温至室温，得到多孔氧化铟纳米材料，产率为30.8％，平均长度为5.8μm，平均直径为650nm。
[0067] 对比例:
[0068] 取0.5g In(NO3)·4.5H2O置于石英舟中，在450℃下煅烧4h，升温速率为2℃/min，自然降温至室温，得到In2O3块体材料，产率为32.3％，平均长度尺寸为2.0μm。
[0069] 将实施例4和对比例得到的产品分别制成浆料，涂敷于陶瓷管上，在300℃下老化24h后进行气敏测试，结果如图4～7。其中，图4为本发明实施例4制备的多孔氧化铟纳米材料(图4a)与对比例制备的样品(图4b)不同工作温度下对100ppm乙醇的灵敏度曲线图；图5为本发明实施例4制备的多孔氧化铟纳米材料(图5a)与对比例制备的样品(图5b)在200℃灵敏度随乙醇浓度的变化曲线；图6为本发明实施例4制备的多孔氧化铟纳米材料(图6a)与对比例制备的样品(图6b)在200℃对100ppm乙醇的响应恢复曲线；图7为本发明实施例4制备的多孔氧化铟纳米材料在200℃对100ppm乙醇和其他气体选择性图。
[0070] 从图4～7可以看出，实施例4制备的多孔氧化铟纳米材料在200℃对100ppm乙醇的灵敏度为38.7，响应、恢复时间分别为3s和4s，对乙醇的选择性要远高于其他气体。
[0071] 从图4～6可以看出，对比例制备的氧化铟块体在200℃对100ppm乙醇的灵敏度为14.1、恢复时间分别为8s和6s。
[0072] 由以上实施例和对比例可以看出，本发明提供的制备方法简单，无需模板剂且产率高，制备的多孔氧化铟纳米材料呈多孔中空纳米棒结构，纳米棒尺寸、形貌均匀，比表面积大，对乙醇灵敏度高，恢复响应快，选择性强。
[0073] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
