[發(fā)明專利]一種基于ZnO納米棒狀敏感材料的三乙胺氣體傳感器及其制備方法

在審

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• 申請日: 2021-11-15
• 公開（公告）號: CN114113237A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設計）人: 胡瑋玥;王慧宇;石宇;王澤宇;葛楊龍;楊云;賴宇彬;李雪
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工程學院
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12;C04B41/87;C01G9/02;B82Y40/00
• 代理公司: 南京源古知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 32300
• 代理人: 馬曉輝

本發(fā)明公開一種基于ZnO納米棒狀敏感材料的三乙胺氣體傳感器及其制備方法，傳感器包括Al₂O₃陶瓷管、鎳鎘加熱線圈和通用旁熱式六角管座，所述Al₂O₃陶瓷管的表面設有兩條平行、環(huán)狀且彼此分立的金電極，所述金電極引出有鉑絲導線，所述鉑絲導線焊接在通用旁熱式六角管座上，所述Al₂O₃陶瓷管和金電極表面涂覆有納米棒狀ZnO敏感材料，所述鎳鎘加熱線圈設置在Al₂O₃陶瓷管的內(nèi)部，制備方法包括傳感器的制備和納米棒狀ZnO敏感材料的制備，本發(fā)明公開的傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、體積較小和易于集成的優(yōu)點，在三乙胺檢測方面具有良好的應用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣體傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于ZnO納米棒狀敏感材料的三乙胺氣體傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)

三乙胺(TEA)是一種無色透明的液體，具有強烈的氨氣氣味，常從液體廢物和死亡的海洋生物中釋放出來，是一種易燃、易爆和有毒的揮發(fā)性有機氣體。可對環(huán)境和人體健康造成嚴重損害，如眼睛和皮膚刺痛、呼吸困難、頭痛、惡心甚至死亡。到目前為止，已經(jīng)探索了許多方法來檢測和監(jiān)測三乙胺，包括氣/液/固色譜法、凝膠色譜法、離子遷移譜法、電化學分析法和比色法等方法，然而這些方法雖然精度高、穩(wěn)定性好，但檢測周期長、過程復雜、設備昂貴，阻礙了它們的實際應用。因此，開發(fā)一種高靈敏度、高選擇性、低檢測限、準確快速的三乙胺檢測方法具有重要意義。

基于這種需求，圍繞著金屬氧化物材料傳感器的研究一直在不斷地深化。研究表明，納米棒狀ZnO敏感材料對于三乙胺的靈敏程度極高，在較低的最佳溫度條件下仍有著極高的響應，并具有良好的選擇性。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)通過合成具有更大比表面積的納米棒狀結(jié)構(gòu)ZnO，能夠顯著地改善傳感器的靈敏度和選擇性，這主要是因為其活性位點增多導致能夠吸附更多的三乙胺氣體分子，并使其充分到達納米棒狀結(jié)構(gòu)ZnO內(nèi)部從而提高傳感器的靈敏度。基于這點，開展納米棒狀結(jié)構(gòu)的半導體氧化物的設計與制備對于提高氣體傳感器性能以及擴大氣體傳感器的應用具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的主要目的在于設計一種基于納米棒狀ZnO敏感材料的三乙胺氣體傳感器及其制備方法,采用納米棒狀ZnO敏感材料，在與三乙胺氣體接觸后，電阻下降，即把氣體環(huán)境的變化轉(zhuǎn)化成了可檢測的電信號，具有高性能的三乙胺氣體傳感器，在環(huán)境監(jiān)測等各個領(lǐng)域具有十分重要的意義。

為了實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于ZnO納米棒狀敏感材料的三乙胺氣體傳感器，包括Al₂O₃陶瓷管、鎳鎘加熱線圈和通用旁熱式六角管座，所述Al₂O₃陶瓷管的表面設有兩條平行、環(huán)狀且彼此分立的金電極，所述金電極引出有鉑絲導線，所述鉑絲導線焊接在通用旁熱式六角管座上，所述Al₂O₃陶瓷管和金電極表面涂覆有納米棒狀ZnO敏感材料，所述鎳鎘加熱線圈設置在Al₂O₃陶瓷管的內(nèi)部。

優(yōu)選的，所述納米棒狀ZnO敏感材料的涂覆厚度為15～30μm。

優(yōu)選的，所述Al₂O₃陶瓷管的內(nèi)徑為0.6～0.8mm，外徑為1.0～1.5mm，長度為4～5mm。

優(yōu)選的，所述金電極單個的寬度為0.4～0.5mm，兩條金電極的間距為0.5～0.6mm。

優(yōu)選的，所述鉑絲導線的長度為4～6mm。

優(yōu)選的，所述鎳鎘加熱線圈的匝數(shù)為50～60匝，電阻值為30～40Ω。

本發(fā)明還提供一種基于ZnO納米棒狀敏感材料的三乙胺氣體傳感器的制備方法，包括以下步驟：