CN115893476B - 一种包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于气体传感材料领域，提供了一种包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管的制备方法及应用。所述材料为六角空心管结构，由立方晶型的Pd纳米颗粒修饰氧化铟组成，Pd纳米颗粒的平均粒径约为6.2nm，六角空心管的长度为5‑18μm，直径为2μm。所述材料通过简单油浴法以及后续的退火和还原处理获得。利用合成的气敏材料制备而成的气敏元器件在CH4检测中，具有较低的工作温度，较高的响应值以及良好的选择性，在CH4的实际监测中具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于气体传感材料技术领域，具体涉及包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管及其制备方法与气敏传感领域的应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
甲烷(CH4)作为天然气、液化气和瓦斯气体的主要成分，在日常生活和工业生产中得到了大规模的应用，对生命财产安全和大气环境质量产生重大影响。在相对密闭的空间中，一旦CH4浓度达到爆炸极限(4.9％～15.4％)，就有可能发生严重爆炸，造成严重人员伤亡和财产损失。除了易燃易爆外，甲烷也是一种强大的温室气体，美国环境保护署报告CH4的温室效应约为CO2的20～25倍，并且它可以在大气中停留12年以上，直到完全分解。
由于响应高、线性范围宽、操作方便、成本低等优点，金属氧化物半导体气体传感器(MOSs)被广泛研究用于气体检测。金属氧化物半导体传感器的传感机制是基于气体分子在传感材料上的表面反应或吸附产生的信号转导，其工作原理是当CH4吸附在气敏材料表面后，在材料表面夺取电子，影响材料主要载流子浓度，从而改变材料的电阻，通过记录材料接触CH4前后的电阻值，间接实现对CH4气体的定性定量监测。以往氧化铟基CH4气敏材料已有许多研究，但由于甲烷热稳定性好，主要存在着传感器工作温度较高，选择性差，灵敏度低、响应恢复时间慢等缺点，从而限制了传感器在实际应用中工作状态。
此外，对于一种气敏材料而言，气敏性能不仅与材料本身种类有关，同时还与材料的微观结构、组分、表面状态等因素相关。其往往影响CH4气体吸附位点类型及数量，材料表面电子交换程度等从而影响对CH4响应能力。近年来，金属有机框架材料具有比表面积大、孔隙率高和微观结构可调等优点，有利于气体扩散，MOFs衍生的金属氧化物半导体材料也被应用于气体传感方面。另外，加入适量贵金属用作催化剂，是增强MOSs对甲烷的传感性能的一种极其有效的方法。
综上，目前的氧化铟基气敏材料在气敏监测中的应用中其性能仍有待提高，开发新型的、具有优良气敏性能的氧化铟基气敏传感器是十分必要的。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管材料及其制备方法与气敏检测中的应用。本发明制备出一种包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管，用其制备的气敏元件对CH4气体进行气敏性能测试，具有工作温度较低，响应值高，选择性优良，响应恢复时间迅速等优点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面，提供了一种包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管的制备方法，包括：
将钯盐和表面活性剂PVP溶解在有机溶剂中，进行油浴反应，得到Pd纳米颗粒悬浮液；
将铟盐和Pd纳米颗粒悬浮液溶解到混合溶液中，溶解均匀再加入有机配体，进行油浴反应，收集产物，进行静置冷却，离心，洗涤，干燥处理，得到包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs前驱体；
将所述包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs前驱体粉末进行退火处理和还原处理，得到包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管；
其中，铟源，钯源的质量比为1：0.01～0.03。
本发明的第二个方面，提供了上述的方法制备的包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管，为六角空心管，氧化铟作为材料主体，Pd纳米颗粒镶嵌在氧化铟材料中；
所述包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管的长度为5-18μm，直径为1.8～2.2μm，Pd纳米颗粒尺寸为4-8nm，平均粒径为6.2nm。
本发明的第三个方面，提供了一种气敏元件，采用如下方法制备：
将上述的包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管与粘结剂研磨混合均匀后，得到浆料；
将所述浆料涂抹在陶瓷基片上，干燥，煅烧，即得。
本发明的第四个方面，提供了述的气敏元件在气体检测中的应用，包括煤矿的安全检测、天然气泄漏检测、以天然气为动力燃料的汽车安全监测，所述气体为CH4，检测温度为250-450℃。
本发明的有益效果
(1)本发明得到的包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管尺寸大约为5-18μm，表面具有较多的孔隙结构，为CH4的气体吸附以及后续的气敏反应过程提供了充分的气体吸附位点和扩散路径，从形貌控制合成的角度提高了材料的气敏性能。
(2)本发明制备过程中，通在合成铟MOFs的同时掺入不同含量的Pd纳米颗粒，成功得到了包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs，在经过后续的退火、还原过程得到空心的氧化铟六棱管，通过贵金属掺杂增加了反应的活性位点，影响了材料的CH4响应能力。
(3)将本发明制备的包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管按一定量比例与粘结剂混合均匀研磨后得到涂覆浆料，将浆料均匀涂覆在陶瓷基片后煅烧得到气敏元件。气敏测试结果表明，气敏元件在监测CH4的应用中具有优异的性能，具体表现为较高的响应值(对5000ppm CH4响应值为23.2)，较低的工作温度(370℃)，较短的响应恢复时间(7s/5s)，优良的选择性。
(4)本发明制备的包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管气敏材料在CH4监测中的应用中具有工作温度低，响应值高，响应恢复速度快，选择性高不易受其他气体干扰等优势，适合应用于实时监测CH4气敏传感器，具有较好的应用前景。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示例性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是制备的Pd纳米颗粒和包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管的TEM和HRTEM图。
图2是包覆不同比例的Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管的XRD图。
图3是合成的包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管，用以制备的气敏元件示意图和气敏测试电路图，其中1为铂丝导线，2为制备的气敏材料涂层，3为陶瓷基板，4为加热电极，5是金电极。
图4是制备的包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管气敏材料在370℃下对不同气体的响应值柱状图，从图4中可以看出制备的气敏材料对甲烷具有很好的选择性，不受其他干扰气体影响。
图5是包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管气敏材料在不同温度下对5000ppm CH4的响应值的变化曲线。
图6为包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管气敏材料在370℃工作温度下对不同浓度CH4的气敏性能连续测试图。
图7为包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管气敏材料在370℃工作温度下对5000ppm CH4的气敏性能测试图。
图8为包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管气敏材料在370℃时对5000ppm CH4的气敏性能稳定性测试图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
如背景技术所述，目前的氧化铟基气敏材料的合成与研究中，仍存在着选择性较差，响应恢复速度慢等缺点，因此，本发明提出一种包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管材料以及制备方法，
本发明的目的之一是提供一种包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管材料。
本发明的目的之二是提供一种包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管气敏材料的制备方法。
本发明的目的之三是提供上述包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管气敏材料及其制备方法的应用。
本发明公开了一种包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管气敏材料的制备方法，其制备方法包括以下步骤：
首先利用油浴法合成具有一定尺寸的Pd纳米颗粒，称量一定量的钯盐、表面活性剂后将其溶解到一定量的有机溶液中，在一定温度条件下搅拌使其充分溶解后进行油浴反应。反应合成结束后所得溶液即为Pd纳米颗粒的溶液。其次，取一定量的铟盐和Pd纳米颗粒悬浮液溶解到一定的混合溶液中，搅拌使其充分溶解均匀后进行油浴反应，并且在一定温度下加入一定比例的有机配体，在油浴反应合成结束后对所得产物进行静置冷却，离心，洗涤，干燥处理，得到包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs前驱体。
将所得的包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs前驱体粉末进行退火处理和还原处理后得到包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管。
在本发明的一些实行步骤中，钯源为PdCl2、Pd(NO3)2·2H2O、PdSO4中的任意一种或几种，表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，有机溶剂为甲酰胺(FA)。
在本发明的一些实行步骤中，铟源为In(NO3)3·4.5H2O、In(NO3)3·xH2O、InCl3·xH2O中的任意一种或几种，有机配体为对苯二甲酸(H2BDC)，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)。
作为本发明的进一步改进，铟源，钯源的质量比为1：(0.01-0.03)。
作为本发明的进一步改进，钯盐溶液搅拌条件为20-50℃，30-120min。
作为本发明的进一步改进，钯盐溶液的油浴反应的温度为80-180℃，时间为30min-180min。优选的，油浴反应的温度为100-150℃，时间为45min-120min。
作为本发明的进一步改进，前驱体溶液搅拌条件为20-50℃，30-120min。
作为本发明的进一步改进，前驱体溶液的油浴反应的温度为80-180℃，时间为20min-150min。优选的，油浴反应的温度为100-140℃，时间为30min-100min。
作为本发明的进一步改进，前驱体粉末的干燥温度为50-100℃，时间为5-20h。优选的，前驱体粉末的干燥温度为60-80℃，时间为10-14h。
作为本发明的进一步改进，退火温度为400-700℃，时间为1-4h。优选的，退火温度为450-550℃，时间为1-2h。
作为本发明的进一步改进，在氢气气氛下还原温度为400-600℃，时间为2-4h。优选的，还原温度为500℃，时间为2h。
上述包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管材料在作为气敏材料中的应用。发明人发现上述包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管材料对气体的响应尤其是对CH4的检测能优异，具有较高的响应值，较低的工作温度，较快的响应恢复速度和优良的选择性。
上述包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管材料作为气敏材料在气敏检测中的应用。所述应用包括煤矿的安全检测、天然气泄漏检测、以天然气为动力燃料的汽车安全监测等方面。
一种气敏元件，包括上述的包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管材料和陶瓷基片。
第五方面，上述第四方面中气敏元件的制备方法，将包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管材料与一定比例的粘结剂混合并研磨均匀制成气敏层浆料，然后将气敏层浆料涂覆在陶瓷基片上，在一定温度下煅烧一段时间后得到气敏元件。
作为本发明的进一步改进，粘结剂是由乙基纤维素与松油醇以质量比为1：(50-200)；优选的，乙基纤维素与松油醇以质量比为1：(80-120)。
作为本发明的进一步改进，气敏材料与粘结剂的质量比为1：(2-5)；优选的，气敏材料与浆料的质量比为1：2。
作为本发明的进一步改进，气敏元件的煅烧温度为400℃，煅烧时间为2h。
第六方面，上述第四方面，第五方面中所得到的气敏元件在气体检测中的应用。优选的，气敏元件在在CH4检测中的应用。
最后，本发明公开了上述包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管材料及其制备方法的应用，制备的气敏元件在CH4的监测中具有良好的气敏性能，具体表现为响应值高，工作温度低，选择性好，响应恢复速度快等优点。
本发明中包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管材料的制备原理为：将铟盐和Pd纳米颗粒悬浮液溶解到一定的混合溶液中，充分溶解后进行油浴反应，在一定温度下加入一定比例的有机配体，合成具有核壳结构的包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs六棱柱。由于Kirkendall效应，在进一步的退火处理过程中，In离子和O离子之间相互扩散，六棱柱转变为表面粗糙多孔的六角空心管。最后，通过在氢气氛围下还原，得到包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管材料。
下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。
实施例1
(1)将0.27g In(NO3)3·xH2O和0.33g H2BDC加入到120mL DMF中搅拌至溶解。
(2)将步骤(1)中的混合溶液转移到油浴锅中，120℃反应40min，冷却后得到白色沉淀，将沉淀离心分离洗涤，DMF和无水乙醇分别洗涤三次，60℃烘箱干燥14h。得到粉末状氧化铟前驱体材料。
(3)将制备的氧化铟前驱体材料放置在马弗炉中，在空气气氛下500℃煅烧50min，得到In2O3空心管。
实施例2
(1)将50mg PVP K30、170mg碘化钾和36mg PdCl2加入到5mL甲酰胺溶液中搅拌至溶解；
(2)将步骤(1)中的混合溶液转移到油浴锅中，120℃反应1h，得到Pd纳米颗粒溶液；
(3)将0.27g In(NO3)3·xH2O和0.33g H2BDC加入到120mL DMF中搅拌至溶解；
(4)将步骤(3)中的混合溶液转移到油浴锅中，加入0.63mL Pd纳米颗粒溶液，120℃反应40min，冷却后得到沉淀，将沉淀离心分离洗涤，DMF和无水乙醇分别洗涤三次，60℃烘箱干燥14h。得到粉末状包覆Pd纳米颗粒的氧化铟前驱体材料。
(5)将制备的包覆Pd纳米颗粒的氧化铟前驱体材料放置在马弗炉中，在空气气氛下500℃煅烧50min，得到多孔PdO@In2O3空心管。
(6)将制备的PdO@In2O3放置在管式炉中，在氢气气氛下500℃煅烧2h得到Pd@In2O3气敏材料(Pd@In2O3-1)。
实施例3
(1)将50mg PVP K30、170mg碘化钾和36mg PdCl2加入到5mL甲酰胺溶液中搅拌至溶解；
(2)将步骤(1)中的混合溶液转移到油浴锅中，120℃反应1h，得到Pd纳米颗粒溶液；
(3)将0.27g In(NO3)3·xH2O和0.33g H2BDC加入到120mL DMF中搅拌至溶解；
(4)将步骤(3)中的混合溶液转移到油浴锅中，加入1.26mL Pd纳米颗粒溶液，120℃反应40min，冷却后得到沉淀，将沉淀离心分离洗涤，DMF和无水乙醇分别洗涤三次，60℃烘箱干燥14h。得到粉末状包覆Pd纳米颗粒的氧化铟前驱体材料。
(5)将制备的包覆Pd纳米颗粒的氧化铟前驱体材料放置在马弗炉中，在空气气氛下500℃煅烧50min，得到多孔PdO@In2O3空心管。
(6)将制备的PdO@In2O3放置在管式炉中，在氢气气氛下500℃煅烧2h得到Pd@In2O3气敏材料(Pd@In2O3-2)。
实施例4
(1)将50mg PVP K30、170mg碘化钾和36mg PdCl2加入到5mL甲酰胺溶液中搅拌至溶解；
(2)将步骤(1)中的混合溶液转移到油浴锅中，120℃反应1h，得到Pd纳米颗粒溶液；
(3)将0.27g In(NO3)3·xH2O和0.33g H2BDC加入到120mL DMF中搅拌至溶解；
(4)将步骤(3)中的混合溶液转移到油浴锅中，加入1.88mL Pd纳米颗粒溶液，120℃反应40min，冷却后得到沉淀，将沉淀离心分离洗涤，DMF和无水乙醇分别洗涤三次，60℃烘箱干燥14h。得到粉末状包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs前驱体材料。
(5)将制备的包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs前驱体材料放置在马弗炉中，在空气气氛下500℃煅烧50min，得到多孔PdO@In2O3空心管。
(6)将制备的PdO@In2O3放置在管式炉中，在氢气气氛下500℃煅烧2h得到Pd@In2O3气敏材料(Pd@In2O3-3)。
实施例5:
将实施例1-4制备的粉末状氧化铟以及包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管材料制备成气敏元件，制备方法如下：
将制备的粉末状氧化铟以及包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管材料分别称量取样一定量加入到研钵中，按质量比例为样品：粘结剂为1：2称量粘结剂(乙基纤维素与松油醇以质量比为1：99)加入粉末样品混合并充分研磨混合均匀后，用笔刷将混合均匀的浆料少量多次地均匀薄涂在气敏元件上，将涂覆样品的气敏元件放置于80℃烘箱中干燥，并将干燥后的元件放入管式炉中400℃煅烧2h。将最终获得的气敏元器件，通过四根铂丝导线焊接在四角底座上，并将气敏元器件安装在老化台上进行一段时间老化后进行气敏测试。图3显示了实施例5中使用的气敏元件——氧化铝陶瓷基片，陶瓷基片通过四根铂丝导线1连接电路进行气敏元件测试，2为涂敷的气敏材料涂层，3为陶瓷基板，4为加热电极，5是金电极。
气敏性能测试：
氧化铟以及包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管材料作为气敏材料的应用测试。
图1是制备的粉末状氧化铟材料以及实施例3制备的包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管的TEM和HRTEM图。从图1中(a)中可以看出成功合成了大小均匀的Pd纳米颗粒，尺寸在4-8nm；图1中(b)和(c)是铟MOFs的SEM，其形貌为实心的六棱柱，表面光滑，长度约为5-18μm，直径约为1.8-2.2μm；图1中(d)表明经过煅烧后，实心六棱柱转变成为为粗糙多孔的空心管结构；图1中(e)为TEM图，表明了材料的多孔、空心结构；图1中(f)为Pd@In2O3-2的HRTEM图，可以看出Pd纳米颗粒与In2O3基体材料的成功复合。
图2是包覆不同比例的Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管的X射线衍射(XRD)图；从图2中可以看出，样品衍射峰均与In2O3基体材料的衍射峰对应，对比标准电子衍射卡片可以看出，均为立方相的氧化铟晶体结构(PDF#06-0416)，没有明显看到Pd的特征峰，这是由于加入的Pd的含量较少以及颗粒较小导致的。
图3是实施例5的气敏元件氧化铝陶瓷基片示意图和气敏测试电路图，陶瓷基片通过四根导线1连接电极，用于气敏测试之用。陶瓷基片分为两面，一面为测试电极，另一面为加热电极，将制备的气敏材料与粘结剂混合均匀的浆料涂敷在2即气敏材料涂层上以待进一步气敏测试之用，3为陶瓷基板，4为加热电极，5是金电极。
图4为本发明实施例3制备的包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管气敏材料在370℃下对不同气体的响应值柱状图，从中可以看出，包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管对甲烷具有很好的选择性，而对于其他几种干扰气体如H2S，NO2等则几乎没有响应，避免了干扰气体在实际应用中对CH4监测的干扰。
图5为本发明实施例1-4制备的包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管气敏材料在不同温度下对5000ppm CH4的响应值的变化曲线。从图5中可以看出，对于不经过修饰的氧化铟材料而言，其制备的气敏元件在400℃及以下对CH4几乎不产生响应，其工作温度提高到约为420℃及以上时才略有响应，此外其响应值较低，而经过包覆Pd纳米颗粒后，氧化铟空心管材料对CH4的响应值有大幅度的上升趋势，其最佳工作温度降低到370℃，并且响应值达到了23.2，极大减少了传感器应用的功耗。此外，随着掺杂量增大，CH4的响应值出现了先增加后减小的趋势，说明了适量的Pd纳米颗粒的加入可以有效提升传感器对CH4的响应值。
图6为本发明实施例3制备的包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管气敏材料在370℃工作温度下对不同浓度CH4的气敏性能连续测试图。从图6中可以看出，包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管气敏材料制备成的气敏元件对低浓度CH4依然有较为明显的响应。
图7为本发明实施例3制备的包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管气敏材料在370℃工作温度下对5000ppm CH4的气敏性能测试图，从图7中可以看出制备的气敏材料具有很快的响应恢复速度，响应时间和恢复时间分别为7s和5s。
图8为本发明实施例3制备的包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管气敏材料在370℃时对5000ppm CH4的气敏性能稳定性测试图。在3个响应恢复循环内，气敏元器件对CH4的响应值基本稳定，其响应恢复速度稳定，说明气敏材料具有稳定性连续性监测CH4的优异性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管的制备方法，其特征在于，包括：
将钯盐和表面活性剂PVP溶解在有机溶剂中，进行油浴反应，得到Pd纳米颗粒悬浮液；
将铟盐和Pd纳米颗粒悬浮液溶解到混合溶液中，溶解均匀再加入有机配体，进行油浴反应，收集产物，进行静置冷却，离心，洗涤，干燥处理，得到包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs前驱体；
将所述包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs前驱体粉末进行退火处理和还原处理，得到包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管；
其中，铟源，钯源的质量比为1：0.01～0.03；
所述包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管中，氧化铟作为材料主体，Pd纳米颗粒镶嵌在氧化铟材料中；
所述Pd纳米颗粒尺寸为4-8nm，平均粒径为6.2nm。
2.如权利要求1所述的包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管的制备方法，其特征在于，所述钯盐为氯化钯、硝酸钯、硫化钯中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管的制备方法，其特征在于，所述铟盐为In(NO3)3·4.5H2O、In(NO3)3·xH2O、InCl3·xH2O中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管的制备方法，其特征在于，所述有机配体为对苯二甲酸。
5.如权利要求1所述的包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管的制备方法，其特征在于，钯盐溶液的油浴反应的温度为80-180℃，时间为30min-180min。
6.如权利要求1所述的包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管的制备方法，其特征在于，前驱体溶液的油浴反应的温度为80-180℃，时间为20min-150min。
7.如权利要求1所述的包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管的制备方法，其特征在于，退火温度为400-700℃，时间为1-4h。
8.如权利要求1所述的包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管的制备方法，其特征在于，还原反应在氢气气氛下进行，还原温度为400-600℃，时间为2-4h。
9.权利要求1-8任一项所述的方法制备的包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管，其特征在于，为六角空心管，氧化铟作为材料主体，Pd纳米颗粒镶嵌在氧化铟材料中；
所述包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管的长度为5-18μm，直径为1.8～2.2μm，Pd纳米颗粒尺寸为4-8nm，平均粒径为6.2nm。
10.一种气敏元件，其特征在于，采用如下方法制备：
将权利要求9所述的包覆Pd纳米颗粒的铟MOFs衍生的氧化铟空心管与粘结剂研磨混合均匀后，得到浆料；
将所述浆料涂抹在陶瓷基片上，干燥，煅烧，即得。
11.权利要求10所述的气敏元件在气体检测中的应用，其特征在于，包括煤矿的安全检测、天然气泄漏检测、以天然气为动力燃料的汽车安全监测；
所述气体为CH4，检测温度为250-450℃。
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