[發明專利]一種CO2氣敏材料及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201210052454.4
• 申請日: 2012-03-02
• 公開（公告）號: CN102557591A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 胡季帆;王小風;秦宏偉;范楷;鞠林;時長民
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C04B35/01
• 分類號: C04B35/01;C04B35/50;C04B35/622;G01N27/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄧建國

技術領域

本發明涉及傳感材料技術領域，特別涉及一種CO₂氣敏傳感材料及其制備方法和應用。

背景技術

人類大量使用石化能源，使得二氧化碳排放量已經上升到每年六十多億噸，作為一種溫室氣體，被認為是導致全球變暖的主要因素。目前減少以二氧化碳為主的溫室氣體排放已經被列為國內外倍加關注的社會與經濟問題。由于人們呼出二氧化碳，監測一個封閉環境中的二氧化碳濃度，把握自動的換氣通風條件，對于新一代的高性能自動換氣空調設備尤為重要，需要研發出便捷、小型、靈敏的CO₂探測器或監測器。

目前有紅外吸收式傳感器，該方法測量精度高，但裝置龐大、價格高、普及實用困難。還有CO₂電化學Severinghaus電極傳感器，但易受電磁干擾，目前主要應用于測血液中的二氧化碳。人們還研發了NASICON固體電解質型CO₂傳感器，這種傳感器對電極的要求非常苛刻，加大了實際制造復雜度與成本，還需要進一步完善。目前基于電導或電阻型的CO₂氣敏材料主要集中在p-n結型復合氧化物材料，例如CuO-BaTiO₃復合材料，但這種傳感元件普遍工作在400℃以上，而且材料內部兩種相，一種p型半導體，一種n型，生產存在復雜性，成本較高。而且性能也不算高。

發明內容

本發明的目的就是為了解決現有技術存在的制備工藝復雜、工作溫度高等缺點，而設計出一種La_1-xCa_xMn_1-yCu_yO₃納米晶CO₂氣敏材料，并給出了制備方法及應用。

本發明是由如下技術方案實現的：這種CO₂氣敏材料的通式為La_1-xCa_xMn_1-yCu_yO₃，其中，0≤x≤0.4，0≤y≤0.05。

本發明還給出了La1_-xCa_xMn_1-yCu_yO₃的制備方法，具體步驟如下：

(1)當x＝0，y＝0時，按LaMnO₃化學計量比分別稱取硝酸鑭，硝酸鐵，溶于去離子水中，配制成0.5～1mol/L的溶液；當0＜x≤0.4，y＝0時，按La_1-xCa_xMn_1-yCu_yO₃化學計量比分別稱取硝酸鑭，硝酸鈣，硝酸錳，溶于去離子水中，配制成0.5～1mol/L的溶液；當x＝0，0＜y≤0.05時，按LaMn_1-yCu_yO₃化學計量比分別稱取硝酸鑭，硝酸錳，硝酸銅溶于去離子水中，配制成0.5～1mol/L的溶液；按La_1-xCa_xMn_1-yCu_yO₃化學計量比分別稱取硝酸鑭、硝酸鈣、硝酸錳、硝酸銅，溶于去離子水中，配制成0.5～1mol/L的溶液；

(2)稱取與氣敏材料的摩爾比為1～3的檸檬酸，溶于去離子水中，配制成0.5～1mol/L的溶液待完全溶解后，將以上各種溶液混合在一起；

(3)在40～95℃條件下邊加熱邊攪拌8～48小時，制得溶膠；

(4)將溶膠放入烘箱中，在60～150℃下干燥2～20小時，得到凝膠；

(5)將凝膠置于300～500℃退火爐中，退火0.5～10小時，自然冷卻，將冷卻后的材料研磨10～30分鐘，得到粉體；

(6)將研磨后的材料粉體在600～1200℃空氣中退火1～10小時，自然冷卻，得到材料La_1-xCa_xMn_1-yCu_yO₃。