[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

一種基于核殼結構ZnCr₂O₄微球敏感材料的二甲苯氣體傳感器及其制備方法，屬于半導體氧化物氣體傳感器技術領域。其是由外表面帶有兩條平行、環狀且彼此分立的金電極的Al₂O₃絕緣陶瓷管、涂敷在環狀金電極和Al₂O₃絕緣陶瓷管上的核殼結構ZnCr₂O₄微球敏感材料、以及穿過Al₂O₃絕緣陶瓷管的鎳鉻合金加熱線圈組成。本發明采用一步溶劑熱法制備核殼結構ZnCr₂O₄微球敏感材料，微球大小約2.5μm。本發明所述的的傳感器具有集成度高、結構簡單、價格低廉、體積小，適于大批量生產，并且該傳感器對二甲苯具有超高的響應和良好的長期穩定性，在二甲苯氣體檢測方面有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于半導體氧化物氣體傳感器技術領域，具體涉及一種基于核殼結構ZnCr₂O₄微球敏感材料的二甲苯氣體傳感器及其制備方法。

背景技術

隨著工業的進步，科學技術的迅猛發展，在人們的日常生活中，時常會接觸到各種氣體，一些具有刺激性的易燃易爆、有毒有害的氣體給人們的生產生活以及身體健康帶來了嚴重的威脅。其中，二甲苯在涂料、橡膠、皮革等工業中廣泛用作溶劑，在汽油、建筑裝飾材料等中也有二甲苯的存在。二甲苯氣體不僅會對環境造成污染而且在吸入時會引起頭暈、頭痛、皮膚和眼睛的刺激，以及記憶和神經系統的疾病等危害。因此，開發具有優異二甲苯傳感特性的二甲苯氣體傳感器具有十分重要的意義。

在眾多氣體傳感器中，具有高性能、小尺寸、容易制作、成本低和便于實時在線監測特點的基于氧化物半導體式的元件，是目前應用范圍最廣泛的氣體傳感器之一，一直是氣體傳感領域的研究熱點。而在實際的應用中，不難發現實現對某種氣體的特異性地選擇性檢測十分重要。當然，優異的選擇性一直是氣體傳感器研究領域里所致力于實現的性能指標，同時也是本領域研究中一個亟待解決的挑戰。

尖晶石結構ZnCr₂O₄是一種重要的三元p型半導體金屬氧化物材料，具有較高的熱力學穩定性、良好的催化特性以及獨特的傳感性能，在磁性材料、有效光催化劑、傳感材料等領域都有應用。本發明中，通過一步溶劑熱合成的方法，制備了核殼結構ZnCr₂O₄微球敏感材料，核殼結構的微球敏感材料具有更多的活性位點，材料表面吸附氧增多，從而實現了傳感器氣敏特性的極大改良。

發明內容

本發明目的是提供一種基于核殼結構ZnCr₂O₄微球敏感材料的二甲苯氣體傳感器及其制備方法，該制備方法具有操作簡單、成本低廉的特點。

本發明首先以硝酸鋅和硝酸鉻為原料，甘油和異丙醇作為溶劑，利用溶劑熱反應得到前驅體材料，經過離心清洗，烘干燒結后得到核殼結構ZnCr₂O₄微球敏感材料。