[發明專利]工作于低溫下的復合金屬氧化物基乙醇氣敏傳感器的制備方法

在審

• 申請號: 201910557577.5
• 申請日: 2019-06-25
• 公開（公告）號: CN110208326A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 王秀宇;徐雯;冷彬心;陶濤
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程小艷

本發明公開一種工作于低溫下的復合金屬氧化物基乙醇氣敏傳感器的制備方法，先通過共沉淀法制備ZnSn(OH)₆前驅體，用nano?TiO₂和ZnO摻雜修飾，經高溫煅燒后得到TiO₂?ZnO@ZnSnO₃復合物粉末。本發明提供了一種能工作于較低溫度下的復合金屬氧化物基乙醇氣敏傳感器的制備方法，在降低ZnSnO₃氣敏傳感器工作溫度的同時得到更高的氣敏響應和更快的響應/恢復。

技術領域

本發明屬于半導體氣敏傳感器領域，特別涉及一種能在較低溫度下工作且氣敏性能優良的復合金屬氧化物基乙醇氣敏傳感器制備方法。

背景技術

現代工業的迅速發展，許多有機類化學物質(如甲醇、乙醇、甲醛、丙酮等)在諸多行業有著廣泛的應用，這些物質在給人們的生活、工作帶來便利的同時也帶來了一定的安全隱患，例如，當某些有毒或易燃易爆的物質在工作過程中發生泄漏時，就會導致嚴重的環境和安全問題。乙醇作為一種易燃、易揮發的一元醇類化合物，在醫藥、農業、化工等領域都有重要的應用，如何在生產過程中對其做好實時、有效的檢測與監控就成為了重點問題。基于金屬氧化物半導體材料的氣敏傳感器因其成本較低、易于制備、響應快等優點，在工業生產、環境監測、生態保護等領域應用廣泛，成為當前國內外研究的熱門。

二元金屬氧化物ZnO和SnO₂是最早開始研究的寬禁帶半導體氣敏材料，具有無毒環保、成本較低、靈敏度高等優點，它們的復合氧化物偏錫酸鋅(ZnSnO₃)是一種具有鈣鈦礦結構的三元復合金屬氧化物半導體，其氣敏性能兼具ZnO和SnO₂兩種材料的優點，但純ZnSnO₃存在和ZnO、SnO₂同樣的問題，在獲得最大氣敏響應時所對應的工作溫度較高，通常在200℃以上，不適合用于對易燃、易爆等危險氣體的監測。因此，如何有效降低ZnSnO₃氣敏傳感器的最佳工作溫度，成為本領域研究的重點。為解決上述問題，本發明選用nano-TiO₂和ZnO兩種紫外光敏材料，對純ZnSnO₃進行修飾改性，在降低其最佳工作溫度的同時提高了其氣敏性能。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種工作于低溫下的復合金屬氧化物基乙醇氣敏傳感器的制備方法。

工作于低溫下復合金屬氧化物基乙醇氣敏傳感器的制備方法，先通過共沉淀法制備ZnSn(OH)₆前驅體，用nano-TiO₂和ZnO摻雜修飾，經高溫煅燒后得到TiO₂-ZnO@ZnSnO₃復合物粉末。

本發明提供了一種工作于低溫下的復合金屬氧化物基乙醇氣敏傳感器的制備方法，在降低ZnSnO₃氣敏傳感器工作溫度的同時得到更高的氣敏響應和更快的響應/恢復。

本發明為解決背景技術中提出的問題，采用的技術方案是工作于低溫下的復合金屬氧化物基乙醇氣敏傳感器的制備方法包括如下步驟：

1)按照Zn²⁺：Sn⁴⁺＝1：1的化學計量比，將SnCl₄·5H₂O和ZnSO₄·7H₂O溶于無水乙醇中形成混合溶液，然后向混合溶液加入NaOH溶液調節PH為13，得到白色沉淀，經去離子水和無水乙醇洗滌后，去除上層清液，在40℃烘干臺上烘干，得到前驅體；

2)依次稱取不同質量的nano-TiO₂、ZnO與ZnSn(OH)₆前驅體混合，溶于去離子水中充分緩慢磁力攪拌，使其均勻結合，洗滌干燥后得到不同摻雜濃度的復合產物；