[發明專利]一種基于核殼結構ZnCr2

有效

• 申請號: 202210037217.4
• 申請日: 2022-01-13
• 公開（公告）號: CN114324499B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 孫鵬;周朝歌;盧革宇;趙留鵬;劉方猛;閆旭
• 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

1.一種基于核殼結構ZnCr₂O₄微球敏感材料的二甲苯氣體傳感器，為旁熱式結構，由外表面帶有兩條平行、環狀且彼此分立的金電極的Al₂O₃陶瓷管襯底、涂覆在Al₂O₃陶瓷管外表面和金電極上的半導體復合敏感材料和置于Al₂O₃陶 瓷管內的鎳鎘合金加熱線圈組成；其特征在于：半導體氧化物敏感材料為核殼結構ZnCr₂O₄微球，且其由如下步驟制備得到，

（1）首先將8 mL甘油和30 mL異丙醇混合，再將1 mmol的Zn(NO₃)₂·6H₂O和2 mmol的Cr(NO₃)₃·9H₂O按照1：2的摩爾比溶于加入其中，充分攪拌30 min；

（2）將步驟（1）得到的溶液在180 °C條件下溶劑熱反應12 h，自然冷卻到室溫后用去離子水和乙醇溶液分別洗滌4次，再于80 °C空氣氛圍下干燥；

（3）將步驟（2）得到的材料于450 °C下煅燒3 h，從而得到核殼結構ZnCr₂O₄微球敏感材料粉末。

2.權利要求1所述的一種基于核殼結構ZnCr₂O₄微球敏感材料的二甲苯氣體傳感器的制備方法，其步驟如下：

（1）取ZnCr₂O₄微球敏感材料粉末與去離子水按質量比1~3 : 1的比例混合均勻形成漿料，用毛刷蘸取漿料涂覆在外表面上帶有兩條平行、環狀且彼此分立金電極的Al₂O₃陶瓷管外表面，使其完全覆蓋Al₂O₃陶瓷管外表面和金電極；ZnCr₂O₄微球敏感材料的厚度為15~30μm；

（2）將涂覆好ZnCr₂O₄微球敏感材料的Al₂O₃陶瓷管在紅外燈下烘烤30~45 min；

（3）將烘烤后的Al₂O₃陶瓷管在350~450°C下燒結2~3 h，然后將電阻值為30~40 Ω的鎳鎘合金加熱線圈穿過Al₂O₃陶瓷管內部，通以直流電為傳感器提供工作溫度；再通過鉑絲導線將Al₂O₃陶瓷管焊接在旁熱式六角管座上；

（4）將步驟（3）得到的器件在200~400 °C空氣環境中老化5~7天，從而得到基于核殼結構ZnCr₂O₄微球敏感材料的二甲苯氣體傳感器。

3.如權利要求2所述的一種基于核殼結構ZnCr₂O₄敏感材料的二甲苯氣體傳感器的制備方法，其特征在于：Al₂O₃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；單個金電極的寬度為0.4~0.5 mm，兩條環狀金電極的間距為0.5~0.6 mm；金電極上引出鉑絲導線，其長度為4~6 mm。