[發明專利]以Pt-ZnO-In2O3復合納米纖維為敏感材料的丙酮傳感器、制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201810544727.4
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108802114A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 盧革宇;郭蘭蘭;孫彥峰;劉方猛;馬健;梁喜雙;高原;閆旭;劉鳳敏;孫鵬
• 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

一種以Pt?ZnO?In₂O₃復合納米纖維為敏感材料的丙酮傳感器、制備方法及其在大氣環境中檢測丙酮蒸汽方面的應用，屬于氣體傳感器技術領域。傳感器由正面帶有2個分立的L形金電極、背面帶有氧化釕加熱層及在氧化釕加熱層表面帶有2個分立的矩形金電極的Al₂O₃絕緣陶瓷板、涂覆在L形金電極和Al₂O₃絕緣陶瓷板正面的Pt?ZnO?In₂O₃復合納米纖維敏感材料薄膜組成。此方法得到的鉑顆粒的尺寸在3nm左右，超小顆粒鉑的超強催化作用使得基于此種敏感材料的傳感器的靈敏度大幅度提升。同時，Pt?ZnO?In₂O₃復合納米纖維敏感材料制作的丙酮傳感器對丙酮有很低的檢測下線，可達到0.5ppm。

技術領域

本發明屬于氣體傳感器技術領域，具體涉及一種以Pt-ZnO-In₂O₃復合納米纖維為敏感材料的丙酮傳感器、制備方法及其在大氣環境中檢測丙酮蒸汽方面的應用。

背景技術

工業化迅猛發展的今天，空氣質量問題受到了國內與國際社會空前的關注，部分家庭與公共場所已開始使用空氣凈化與監測設備，而無論是從源頭上治理空氣污染又或是改善空氣質量，氣體傳感器在其中都扮演著必不可少的角色。其中半導體式氣體傳感器因成本低、靈活性高、使用簡單而具有極大的發展潛力。

事實上，圍繞著提高丙酮傳感器的研究一直在不斷地深化。尤其是納米科學技術的發展為改善傳感器性能提供了很好的契機。研究表明，通過利用貴金屬對金屬氧化物進行摻雜或修飾改性時，由于貴金屬具有很強的催化作用，使其能夠顯著地提高敏感材料的氣敏特性。而一般來說，貴金屬顆粒的納米尺寸越小，其所起到的催化作用越強，對氣敏特性的提升幅度越大?；谶@點，研究超小顆粒的貴金屬-氧化物體系的材料的設計和制備，對于擴大氣體傳感器的應用具有十分重要的科學意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于靜電紡絲技術制備的Pt-ZnO-In₂O₃復合納米纖維為敏感電極材料的丙酮傳感器、制備方法及其在大氣環境中檢測丙酮蒸汽方面的應用。本發明通過利用超小尺寸的金屬鉑顆粒對半導體材料In₂O₃進行修飾，進而改善敏感材料的氣敏特性，增加傳感器的靈敏度，促進此種傳感器在氣體檢測領域的實用化。

本發明所得到的傳感器除了具有較高的靈敏度外，還具有迅速的響應時間。該傳感器的檢測下限為0.5ppm，可用于大氣環境中丙酮蒸汽含量的檢測。

如圖1所示，本發明所述以Pt-ZnO-In₂O₃復合納米纖維為敏感材料的丙酮傳感器為平板式結構，它是由上表面帶有兩個分立的L形金電極1和1’、下表面帶有氧化釕加熱層5的Al₂O₃絕緣陶瓷板4和半導體敏感材料薄膜3組成，其中氧化釕加熱層5下表面帶有兩個分立的矩形金電極6和6’；半導體敏感材料薄膜3 制備在兩個分立的L形金電極和Al₂O₃絕緣陶瓷板4的上表面；每個L形金電極 1和1’都各自焊接有一條鉑線21和21’，每個矩形金電極6和6’都各自焊接有一條鉑線22和22’，通過兩條鉑線21和21’可以測量兩個L形金電極1和1’間的電阻，通過兩條鉑線22和22’可以對氧化釕加熱層5施加電流，給Al₂O₃絕緣陶瓷板4進行加熱從而可以控制氣體傳感器的工作溫度；其特征在于：敏感材料為 Pt-ZnO-In₂O₃復合納米纖維敏感材料，且其由如下步驟制備得到，