[發明專利]一種基于Au摻雜In2

有效

• 申請號: 201910728452.4
• 申請日: 2019-08-08
• 公開（公告）號: CN110412088B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 沈巖柏;趙思凱;鐘祥熙;翁紹涵;韓聰;方萍;魏德洲
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12;B82Y15/00;B82Y35/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 周媛媛;李馨

本發明公開了一種基于Au摻雜In₂O₃納米球的黃藥氣體氣敏元件及其制備方法，屬于金屬氧化物半導體材料的氣體傳感器領域。本發明以硝酸銦為銦源，氯金酸為金源，采用水熱法制備具有六方相晶體結構、直徑為75～125nm的Au摻雜In₂O₃納米球。將制備的Au摻雜In₂O₃納米球分散在乙醇溶液中，制備成氣敏料漿，然后將其均勻地涂覆在電極元件表面，制備成氣敏元件。本發明所述的Au摻雜In₂O₃納米球合成方法簡單、成本低、無污染、結構穩定。本發明所述的氣敏元件靈敏度高、具有良好的響應和恢復特性，并且具有良好的響應可逆性，重復性和穩定性，能夠填補目前市場上該類氣體定量檢測的空白，對于保障選礦廠浮選車間工作人員的生命健康安全具有重要意義。

技術領域

本發明屬于金屬氧化物半導體氣體傳感器領域，具體涉及一種基于 Au摻雜In₂O₃納米球的黃藥氣體氣敏元件及其制備方法。

背景技術

在礦產資源的綜合利用過程中，首先要將礦石中的有用元素進行富集。常見的選別方法有重選、磁選、浮選等。其中，浮選是一種應用十分廣泛的礦石選別方法，其基本原理是利用不同礦物表面物理化學性質的差異，使之選擇性的附著在礦漿中的空氣氣泡上，并隨氣泡上浮到礦漿表面，從而使有用礦物與脈石分離。在浮選作業過程中，為了調控礦石表面的物理化學性質以及礦漿性質，必須向礦漿中加入一定的浮選藥劑。黃藥一種最為常見的浮選藥劑，常用于硫化礦的浮選作業中。但是，黃藥溶液易分解揮發，其揮發氣體具有很強的刺激性氣味，對眼睛、皮膚、呼吸系統、中樞以及外周神經系統有嚴重的刺激作用，且急性暴露于高濃度(0.05％) 時可導致麻醉或精神異常。因此，制備高性能氣體傳感器對浮選車間黃藥氣體進行定量監測，對保護浮選車間工作人員的生命健康具有重要意義。

目前市面上已經有諸如半導體式、催化燃燒式、光化學式、電化學式等多種不同類型的氣體傳感器，檢測氣體的種類也已經覆蓋了大部分常見的氣體。但是目前并沒有開發出能夠有效檢測黃藥氣體的高性能氣體傳感器。

發明內容

針對目前選礦廠浮選車間缺乏有效的黃藥氣體的檢測手段，本發明提供了一種基于Au摻雜In₂O₃納米球的黃藥氣體氣敏元件及其制備方法。目的是通過優化制備工藝參數以控制合成分散性好且具有較大比表面積的 Au摻雜In₂O₃納米球，并以此為氣敏材料制備出能夠對黃藥氣體進行實時檢測的氣敏元件，從而實現有效預防浮選車間由于黃藥氣體濃度過高而導致的車間工作人員健康受到危害的事故發生。

本發明提供了一種基于Au摻雜In₂O₃納米球的黃藥氣體氣敏元件，所述氣敏元件主要由電極元件和均勻涂覆在電極元件上的Au摻雜In₂O₃納米球組成，所述Au摻雜In₂O₃納米球為六方相晶體結構，直徑為75～125nm，表面粗糙多孔，形貌均一且分散性好。

進一步地，上述技術方案中，所述電極元件為陶瓷電極。

進一步地，上述技術方案中，所述電極元件的形狀為管狀電極或平面電極。

進一步地，上述技術方案中，所述Au摻雜In₂O₃納米球按照如下方法制備：

①將硝酸銦、一水合檸檬酸、尿素按照摩爾比為1:2:1.5的比例依次加入到去離子水與乙二醇的混合溶液中，所述去離子水與乙二醇的體積比為 1:1，在室溫下攪拌至完全溶解；

②在攪拌過程中，將一定量的與硝酸銦摩爾比為1:100～5:100的氯金酸溶液緩慢加入到步驟①所得溶液中；