[發明專利]一種氣體傳感材料及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 202110383829.4
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113092543B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 許鵬程;王雪晴;李昕欣;陳瀅;胡嘉豪
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 上海泰博知識產權代理有限公司 31451
• 代理人: 錢文斌

本發明提供一種氣體傳感材料及其制備方法和用途，所述氣體傳感器材料包括金屬氧化物氣敏材料和負載在所述金屬氧化物氣敏材料上的分子篩。本發明中的氣體傳感材料用于形成氟代烷烴氣體檢測的傳感器的靈敏度非常高。

技術領域

本發明涉及氣體傳感器，特別是涉及一種氣體傳感器及其制備方法和用途。

背景技術

氟代烷烴是市面上常用的制冷材料，廣泛存在于空調設備和冷鏈系統中，在現代生產生活中具有重要意義。氟代烷烴的泄漏會導致制冷效果下降，設備功耗增加。此外，氟代烷烴還會破壞臭氧層并導致全球變暖，危害生態環境。因此，需要開發高性能的氟代烷烴氣體傳感器。

現有的氟代烷烴檢測方法主要有氦質譜法、紅外吸收光譜法和半導體型氣體傳感器法。其中，氦質譜法成本高昂，國內極少使用；紅外吸收光譜法技術復雜；相比之下，半導體型氣體傳感器體積小，使用時安全便捷，十分適合用于氟代烷烴氣體的檢測。而已有的半導體型氟代烷烴檢測器檢測下限通常大于10ppm，且是利用貴金屬的鹵素效應進行增敏，在800～900℃的高溫下對氟代烷烴氣體進行檢測，因此在實際應用上，既難實現極低濃度的氟代烷烴檢測也帶來了較高的成本和功耗。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種氣體傳感器及其制備方法和用途，用于解決現有技術中對氟代烷烴氣體的檢測的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明是通過以下技術方案獲得的。

本發明提供一種氣體傳感材料，所述氣體傳感器材料包括金屬氧化物氣敏材料和負載在所述金屬氧化物氣敏材料上的分子篩。

根據上述所述的氣體傳感材料，所述金屬氧化物氣敏材料選自ZnO、SnO₂、In₂O₃、WO₃和TiO₂中任意一種或多種。更優選地，所述金屬氧化物氣敏材料為ZnO。所述金屬氧化物氣敏材料為粉末狀。

根據上述所述的氣體傳感材料，所述分子篩選自β-分子篩(英文為β-zeolite)、ZSM-5、絲光沸石(英文為Mordenite)和NaY分子篩中的任意一種或多種。

更優選地，所述分子篩為納米級分子篩。更優選地，所述分子篩的粒徑為20～90nm。

根據上述所述的氣體傳感材料，采用介孔二氧化硅為前驅體合成納米β-分子篩，具體步驟如下：

a)將氫氧化鈉、十八水合硫酸鋁溶解于四乙基氫氧化銨溶液中獲得透明澄清溶液；

b)稱取介孔二氧化硅粉末分散于上述溶液中，持續攪拌直至形成均勻膠體；

c)將步驟b)所獲得的均勻膠體轉移至反應釜中，晶化；

d)產物離心分離出后，干燥；

e)煅燒。

根據上述所述的納米β-分子篩的制備方法，還包括：

將煅燒后的分子篩分散于硝酸銨溶液中混合處理后，離心分離并干燥；

再煅燒。

根據上述所述的納米β-分子篩的制備方法，所述晶化溫度為160～200℃，如可以為160℃、170℃、180℃、190℃或200℃。

根據上述所述的納米β-分子篩的制備方法，煅燒和再煅燒的溫度為500～600℃，如可以為500℃、510℃、520℃、530℃、540℃、550℃、560℃、570℃、580℃、590℃或600℃。煅燒時長至少為2h。

根據上述所述的氣體傳感材料，所述分子篩與所述金屬氧化物氣敏材料的質量為(0.1～1)：100。