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原文传递一种基于Zn离子掺杂α-Fe2O3纳米棒的气敏元件及其制备方法

专利名称：	一种基于Zn离子掺杂α-Fe2O3纳米棒的气敏元件及其制备方法
摘要：	本发明提供一种基于Zn元素掺杂α‑Fe2O3纳米棒的气敏元件及其制备方法，以黄铁矿为原料，通过化学浸出法得到含Fe3+的浸出液来合成α‑Fe2O3纳米材料，再通过向前驱液中掺入Zn元素以制备出灵敏度较高、选择性较好的新型α‑Fe2O3基气敏材料，然后将掺杂Zn元素的α‑Fe2O3基气敏材料通过浆液的形式均匀涂覆到电极元件表面得到气敏元件，克服现有α‑Fe2O3气敏材料制备成本高、灵敏度低及选择性差等方面存在的问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	东北大学
发明人：	沈岩柏;周鹏飞;张威;钟祥熙;赵思凯;高淑玲;刘文刚;魏德洲;魏可峰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-15T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201910408125.0
公开号：	CN110108760A
代理机构：	大连东方专利代理有限责任公司
代理人：	赵淑梅;李馨
分类号：	G01N27/12(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	110819 辽宁省沈阳市和平区文化路三巷11号
主权项：	1.一种气敏元件，包括电极元件和电极元件表面的涂层，其特征在于：所述涂层为Zn离子掺杂α-Fe2O3气敏材料涂层。 2.根据权利要求1所述的气敏元件，其特征在于，所述Zn离子掺杂α-Fe2O3的形貌为纳米棒，晶相为六方相晶体；所述纳米棒的直径为45～55nm，长度为2～3μm。 3.根据权利要求1所述的气敏元件，其特征在于：所述电极元件的形状为管状；所述电极元件为包覆有金电极的Al2O3陶瓷管；所述金电极包覆在Al2O3陶瓷管的两端。 4.根据权利要求1所述的气敏元件，其特征在于：所述气敏元件是通过在电极元件上涂覆Zn离子掺杂α-Fe2O3气敏材料所得。 5.根据权利要求2所述的气敏元件，其特征在于，所述Zn离子掺杂α-Fe2O3的制备方法包括如下步骤： (1)取黄铁矿置于管式炉中，在800～1000℃条件下焙烧2～4h； (2)将焙烧后的黄铁矿加入到浓度为1～1.4mol/L的酸溶液中，在70～90℃条件下恒温3～5h后，过滤得到铁源浸出液，所述酸溶液和黄铁矿的质量比为(10～20):1，浸出液中Fe3+的浓度为0.3～0.4mol/L；所述酸溶液为盐酸或硫酸； (3)取步骤(2)所述铁源浸出液，向铁源浸出液中加入锌前驱体溶液后，然后加入碱溶液调节pH至12～14，搅拌20～30min得到反应溶液；所述锌前驱体溶液的浓度为0.03～0.04mol/L；所述反应溶液中，Zn2+与Fe3+的摩尔比为1％～3％，所述碱溶液的浓度为2～3mol/L； (4)将步骤(3)所述的反应溶液转移至水热反应釜中，恒温150～170℃反应6～12h后，所得产物经洗涤、干燥、焙烧后，得到所述Zn离子掺杂α-Fe2O3；所述焙烧的温度为400～600℃，焙烧时间为2～4h。 6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述锌前驱体为ZnCl2或ZnSO4。 7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述碱溶液为NaOH溶液或KOH溶液。 8.一种权利要求1所述的气敏元件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： (1)将所述Zn离子掺杂α-Fe2O3气敏材料与黏合剂混合，研磨得到粘稠料浆，将所述粘稠料浆涂于所述电极元件上； (2)将上述涂有粘稠料浆的电极元件干燥，然后于250～300℃下，老化处理12～24h，得到所述气敏元件。 9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的过程为：于空气条件下干燥30-60min。 10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述粘合剂为松油醇或无水乙醇。
所属类别：	发明专利