[發明專利]一種新型氣敏材料的制備方法及該氣敏材料的應用

有效

• 申請號: 201710752453.3
• 申請日: 2017-08-28
• 公開（公告）號: CN107490605B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 王紅;林果;龔敏;楊瑞嵩
• 申請（專利權）人: 四川理工學院
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

本發明涉及一種新型氣敏材料的制備方法及該氣敏材料的應用。首先采用共沉淀法合成了四氧化三鐵（Fe₃O₄）或改進的水熱法制備了鐵酸鎳（NiFe₂O₄）；再用溶膠凝膠法在它們的表面分別包覆多孔二氧化硅，得到Fe₃O₄@SiO₂或NiFe₂O₄@SiO₂新型氣敏材料。本發明方法制備的MFe₂O₄@SiO₂ (M=鐵或鎳)復合材料具有對乙醇氣體靈敏度高，選擇性能優異的特點。

技術領域

本發明涉及一種新型氣敏材料的制備方法及該種氣敏材料的應用，屬于材料工程技術領域。

背景技術

隨著汽車工業的蓬勃發展，人們生活水平的迅速提高，家用汽車已然成為各家各戶的代步工具，給人們出行提供了方便。然而，卻也埋下了安全隱患。據統計，一半以上的交通事故與酒后駕車有關。因此，對乙醇氣體的檢測尤為重要。因此，如何開發對乙醇有著更高的靈敏度和優異選擇性的新型氣敏材料是本領域技術人員有待解決的技術問題。

良好性能的氣敏材料是實現氣體檢測的關鍵。尖晶石型復合氧化物是一類較重要的金屬氧化物，它可作為耐高溫的一類顏料用于搪瓷、陶瓷的著色，磁性能吸波材料口、催化材料，而且應用范圍在不斷擴大，前景廣闊。尖晶石結構復合氧化物作為氣敏材料近年來受到越來越多研究者的重視。牛新書等采用室溫固相合成法合成了ZnFe₂O₄，平均粒徑約為30nm左右，實驗發現在較低的工作溫度時，ZnFe₂O₄對H₂S有較高的靈敏度和選擇性。GopalReddy C.V.等利用化學共沉淀法制備了尖晶石結構的NiFe₂O₄納米材料，NiFe₂O₄具有P型導電特性，實驗發現對H₂S敏感。此外，日本電器公司匯和有限公司一也開展過對尖晶石型鐵酸鹽AFe₂O₄(A＝Mg,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn.Pd)的氣體傳感器研究，用于甲烷等可燃性氣體的檢測。由于鐵酸鹽本身結構和性質非常容易團聚，因此如何解決MFe₂O₄(M＝鐵、鎳)材料靈敏度、穩定性和選擇性問題更是本領域技術人員面臨的課題。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種新型氣敏材料MFe₂O₄@SiO₂(M＝鐵或鎳)的制備方法，解決MFe₂O₄(M＝鐵或鎳)材料靈敏度、穩定性和選擇性問題，為檢測乙醇提供靈敏度更高和選擇性優異的新型氣敏材料提供新的途徑。

實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種新型氣敏材料的制備方法，其特征在于，先用改進的共沉淀法合成四氧化三鐵(Fe₃O₄)或水熱法合成鐵酸鎳(NiFe₂O₄)，再用溶膠凝膠法在其表面包覆多孔二氧化硅，最后洗滌干燥得到新型氣敏材料Fe₃O₄@SiO₂或NiFe₂O₄@SiO₂。

進一步，本發明還提供所述新型氣敏材料的應用，將所述MFe₂O₄@SiO₂(M＝鐵或鎳)復合材料用于制作表面覆著MFe₂O₄@SiO₂(M＝鐵或鎳)層的半導體陶瓷元件，針對空氣中乙醇含量進行氣體敏感度檢測。