[發明專利]一種基于ZnO/CuO異質結結構納米材料的H2S傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 201710118795.X
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN106814113A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 李丹;盧革宇;劉鳳敏;高原;孫鵬;馬健;康博南
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司22201
• 代理人: 劉世純,王恩遠

1.一種基于ZnO/CuO異質結結構納米材料的H₂S傳感器，由外表面帶有兩條平行、環狀且彼此分立的金電極的Al₂O₃陶瓷管襯底、涂覆在Al₂O₃陶瓷管外表面和金電極上的敏感材料、置于Al₂O₃陶瓷管內的鎳鎘加熱線圈組成；其特征在于：敏感材料為ZnO/CuO異質結結構納米材料，且由如下步驟制備得到，

(1)將0.33～0.40g醋酸鋅、0.70～0.8g六次甲基四胺加入到8mL去離子水中，攪拌10～20min直至其全部溶解；將上述溶液在300～400℃下超聲噴霧熱分解10～20min，并使分解產物生長到FTO襯底上，從而得到生長ZnO種子層的FTO襯底；

(2)將0.68～0.70g的氯化鋅和1～2mL乙醇胺的混合溶液在300～400℃下超聲噴霧熱分解1～3個小時，并使分解產物生長到步驟(1)中獲得的FTO襯底上，最后在450℃～500℃下燒結1～3小時，從而得到沉積ZnO納米棒的FTO襯底；

(3)將100～200μL、質量分數25％～28％的氨水加入到10mL、0.2mol/L硫酸銅的水溶液中，然后將步驟(2)中得到的沉積氧化鋅棒的FTO襯底放入到該水溶液中，在30～50℃下水浴10min～20min，從而得到ZnO/CuO異質結結構納米材料，其為ZnO納米棒與CuO納米顆粒復合的P-N結異質結結構。

2.如權利要求1所述的一種基于ZnO/CuO異質結結構納米材料的H₂S傳感器，其特征在于：ZnO納米棒為管狀結構，CuO納米顆粒均勻分布在ZnO納米棒上，CuO納米顆粒的直徑為20～50nm；ZnO納米棒的長度為3～5μm、外徑為300～500nm。

3.如權利要求1或2所述的一種基于ZnO/CuO異質結結構納米材料的H₂S傳感器的制備方法，其步驟如下：

①將ZnO/CuO異質結結構納米材料從FTO襯底上刮下來，取敏感材料1～2g與2～3ml去離子水混合，并研磨形成糊狀漿料，然后蘸取少量漿料均勻地涂覆在外表面自帶有兩條平行、環狀且彼此分立的金電極的Al₂O₃陶瓷管表面，形成10～30μm厚的敏感材料薄膜，并使敏感材料完全覆蓋環形金電極；

②在50℃～100℃下烘烤30～45分鐘，待敏感材料干燥后，把Al₂O₃陶瓷管在400～450℃下燒結2～3小時；然后將電阻值為30～40Ω的鎳鎘加熱線圈穿過Al₂O₃陶瓷管內部作為加熱絲，最后將上述器件按照通用旁熱式氣敏元件進行焊接和封裝，從而得到基于ZnO/CuO異質結結構納米材料的H₂S氣體傳感器。