[發明專利]Co摻雜SnO2

有效

• 申請號: 202110543887.9
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113219011B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 孫鵬;陳珂;盧革宇;劉方猛;閆旭;劉鳳敏;粱喜雙;高原
• 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

1.一種基于三維反蛋白石結構Co摻雜SnO₂納米敏感材料的甲醛-丙酮雙模氣體傳感器，其特征在于：采用旁熱式結構，由陶瓷管、環繞在陶瓷管外表面的兩條平行且分立的金電極、涂覆在陶瓷管外表面和金電極上的三維反蛋白石結構Co摻雜SnO₂的敏感材料組成；通過改變工作溫度能夠實現對甲醛和丙酮氣體的原位選擇性檢測；其中，三維反蛋白石結構Co摻雜SnO₂納米敏感材料由如下步驟制備得到：

（1）首先將0.15~0.50 g的聚苯乙烯磺酸鈉、0.05~0.35 g的碳酸氫鈉、10~50 mL的苯乙烯依次加入到150~500 mL去離子水中，在流速50~80 sccm的氮氣氛圍、60~80 ℃、攪拌下水浴加熱0.5~1.5 h后，再加入0.05~0.35 g的過硫酸鉀，繼續在氮氣氛圍、60~80 ℃、攪拌下水浴加熱16~20 h；

（２）待步驟（1）產物冷卻到室溫后用水和乙醇交替進行離心洗滌5~7次，將離心產物60~80 ℃下干燥12~16小時，得到聚苯乙烯微球粉末；

（３）將0.5~1 g步驟（2）得到的聚苯乙烯微球粉末、0.05~0.25 g 的SnCl₄·5H₂O、0.004~0.013 g的Co(NO₃)₂·6H₂O依次加入到含有0.10~0.20 mL 質量分數1%~2%稀鹽酸、0.10~0.20 mL質量分數28%~30%過氧化氫的20 mL去離子水中，攪拌40~80 min直至其全部溶解；

（４）將步驟（3）得到的溶液進行超聲霧化沉積，在超聲過程中始終以流速800~1000sccm的氮氣作為載氣；將得到的超聲霧化產物用去離子水和乙醇交替清洗5~7次，然后在60~80 ℃下烘干，再在400~600 ℃下煅燒2~5 h，從而制備得到三維反蛋白石結構Co摻雜SnO₂納米敏感材料。

2.權利要求1所述的基于三維反蛋白石結構Co摻雜SnO₂納米敏感材料的甲醛-丙酮雙模氣體傳感器，其特征在于：工作溫度為200 ℃時，用于對甲醛的檢測；工作溫度為225 ℃時，用于對丙酮的檢測。

3.權利要求1所述的基于三維反蛋白石結構Co摻雜SnO₂納米敏感材料的甲醛-丙酮雙模氣體傳感器，其特征在于：陶瓷管的內徑為0.6~0.8 mm，外徑為1.0~1.5 mm，長度為4~5 mm；單個環形金電極的寬度為0.4~0.5 mm，兩條金電極的間距為0.5~0.6 mm；金電極上引出的鉑絲導線，其長度為4~6 mm。

4.權利要求1、2或3所述的基于三維反蛋白石結構Co摻雜SnO₂納米敏感材料的甲醛-丙酮雙模氣體傳感器的制備方法，其步驟如下：

（1）取三維反蛋白石結構Co摻雜SnO₂納米敏感材料與異丙醇按質量比0.5：0.8~1.2均勻混合得到漿料，用毛刷蘸取少量漿料涂覆在陶瓷管外表面，形成厚度為15~30 um的納米材料敏感層，并使納米材料敏感層完全覆蓋金電極；

（２）將涂覆好納米材料敏感層的陶瓷管在200~350 ℃下燒結2~4 h，再將電阻值為30~40 Ω的鎳鉻合金加熱絲穿過陶瓷管內部提供熱源，然后通過鉑絲導線將陶瓷管焊接在通用旁熱式六角管座上，從而得到所述的基于三維反蛋白石結構Co摻雜SnO₂納米敏感材料的甲醛-丙酮雙模氣體傳感器。