[發明專利]一種氣敏陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410522662.5
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104310990A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 翟紅波;楊振樞;韋洪屹
• 申請（專利權）人: 蘇州博利邁新材料科技有限公司
• 主分類號: C04B35/457
• 分類號: C04B35/457;C04B35/622
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明屬于材料技術領域，特別涉及一種對CO和H₂S具有較高靈敏度的氣敏陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

氣敏陶瓷，亦稱氣敏半導體是用于吸收某種氣體后電阻率發生變化的一種功能陶瓷。一般是用氣敏氧化物材料經壓制燒結而成的，對多種氣體具有靈敏度。其應用也較為廣泛，例如應用于氣敏檢漏儀等裝置進行自動報警。

氣敏材料的核心是對氣體敏感的金屬氧化物，即，氣敏半導體材料，隨著陶瓷技術的發展，多種金屬氧化物被發現對多種不同的氣體具有高度靈敏度。其中SnO₂和Zn0就是優良的氣敏半導體材料，配合不同的助劑，可改變對不同氣體產生靈敏度。

申請號為201210190973.7的專利文獻“一種氣敏材料、應用其的一氧化碳氣敏元件及制備方法”公開了一種氣敏陶瓷材料，所述材料一種二氧化錫氣敏材料，按質量百分比計由如下物質組成：二氧化錫88-94％，三氧化二銻1-5％，貴金屬0.5-5％，金屬氧化物0.5-4％，二氧化硅0.5-4％。由此可知，該技術方案中，以二氧化錫作為主材料，以三氧化二銻和貴金屬作為輔助材料，金屬氧化物和二氧化硅作為添加劑，合成一氧化碳氣敏材料。但是在氣敏材料領域，添加不同的金屬氧化物作為添加劑對不同氣體具有不同的靈敏度，一般二氧化錫、三氧化二銻和貴金屬，特別是貴金屬金，對CO氣體具有很高的靈敏度，這也是現有技術，該方案中選擇添加的金屬氧化物和二氧化硅，反而會降低對CO氣體的靈敏度，因此該氣敏材料并不理想。

申請號為201210185865.0的專利文獻“甲醛氣敏材料及相應的甲醛氣敏元件、該元件的制作方法”，公開了一種氣敏陶瓷材料，所述氣敏材料中含有SnO₂68-84wt％，In₂O₃10-30wt％，WO₃1-8wt％，Pt和/或Pd1-5％，CaO1-4wt％。這也是一種利用SnO₂優良的氣敏半導體性能，加入其他助劑，使得SnO₂能夠對甲醛氣體具有高度靈敏度，能夠實現快速檢測。

CO和H₂S是有害氣體，目前對于CO氣體的氣敏材料較多，而缺少同時對CO和H₂S具有高度靈敏度的氣敏材料，隨著陶瓷技術和氣敏半導體材料的發展，對多種有害氣體同時具備高度靈敏度的氣敏材料是發展趨勢。

發明內容

本發明解決的技術問題：針對現有技術的缺陷，克服現有技術的不足，本發明提供一種氣敏陶瓷材料及其制備方法。

本發明的技術方案：一種氣敏陶瓷材料：

氣敏陶瓷材料主要成分為SnO₂和ZnO，SnO₂的含量為65-85wt％，ZnO的含量為10-25wt％，還包括以下質量百分比的添加劑，

La₂O₃0.3-0.8wt％；Y₂O₃0.5-1.8wt％；Nb₂O₅0.2-0.5wt％；TiO₂1.2-1.7wt％；V₂O₅0.5-1.5wt％；ZrO₂0.6-1.2wt％；Cr₂O₃0.3-0.9wt％；CeO₂0.5-1.1wt％。

作為優選，La₂O₃和Y₂O₃的質量之比為0.2-0.8：1。

作為優選，添加劑包括燒結助劑ThO₂1.1-2.7wt％。

一種氣敏陶瓷材料的制備方法，制備步驟如下：

(1)準確稱量各個組分，各個氧化物的純度都在99％以上；

(2)將各個組分混合在一起，放入球磨機中進行研磨，研磨至均勻后過篩，干燥；

(3)將步驟(2)得到的混合物放入模具，進行高溫煅燒，溫度800-1500℃，時間2-5h；

(4)煅燒結束之后，隨爐冷卻至室溫，取出，即制得氣敏陶瓷材料。

作為優選，步驟(2)過篩篩孔的尺寸為100-200目，過篩次數為3次。

更優地，步驟(2)過篩篩孔的尺寸為200目，過篩次數為3次。

作為優選，步驟(3)中高溫煅燒的溫度為1000-1300℃。