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原文传递一种基于钙钛矿结构ZnSnO3纳米球的异丙醇气敏元件及其制备方法

专利名称：	一种基于钙钛矿结构ZnSnO3纳米球的异丙醇气敏元件及其制备方法
摘要：	本发明公开了一种基于钙钛矿结构ZnSnO3纳米球的异丙醇气敏元件及其制备方法，属于半导体金属氧化物气敏元件技术领域。所述气敏元件主要由电极元件和均匀涂覆在电极元件上的ZnSnO3纳米球组成，所述ZnSnO3纳米球直径为500±50nm，所述ZnSnO3纳米球为钙钛矿结构，所述气敏元件的异丙醇浓度检测范围为500ppb～500ppm。本发明操作流程简单、反应条件温和、易于控制、可批量生产。基于钙钛矿结构ZnSnO3纳米球的ppb级异丙醇气敏元件具有ppb级检测、响应恢复迅速、可逆性好、高选择性，在200℃工作温度条件下时获得对异丙醇气体的最大灵敏度，是具有良好发展前景的异丙醇气敏元件。
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;殷尧禹;赵思凯;周鹏飞;李昂;高淑玲;魏德洲;张云海;魏可峰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-02T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910712687.4
公开号：	CN110412086A
代理机构：	大连东方专利代理有限责任公司
代理人：	周媛媛;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：	1.一种基于钙钛矿结构ZnSnO3纳米球的异丙醇气敏元件，其特征在于，所述气敏元件主要由电极元件和均匀涂覆在电极元件上的ZnSnO3纳米球组成，所述ZnSnO3纳米球直径为500±50nm，所述ZnSnO3纳米球为钙钛矿结构，所述气敏元件的异丙醇浓度检测范围为500ppb～500ppm。 2.根据权利要求1所述的气敏元件，其特征在于，所述电极元件为陶瓷管电极。 3.根据权利要求1所述的气敏元件，其特征在于，所述ZnSnO3纳米球按照如下方法制备： ①将ZnSO4·7H2O和SnCl4·4H2O按摩尔比为1:1的比例分别溶于50mL去离子水和乙醇中，剧烈搅拌30min，形成无色透明的溶液A和C，而后在A溶中液滴加12.5ml浓度为2～4mol/L的氢氧化钠溶液，使溶液A从澄清变浑浊再变澄清形成溶液B； ②将步骤①的溶液C快速转移到溶液B中，在室温条件下持续搅拌15～120min，溶液不断生成白色沉淀； ③将步骤②所得溶液经过静置后得沉淀产物，将沉淀产物洗涤、干燥后，在一定速率下升温至300～700℃，热处理4～6h，得到ZnSnO3纳米球。 4.根据权利要求3所述的气敏元件，其特征在于，所述步骤④中的洗涤、干燥过程为分别用去离子水和无水乙醇洗涤沉淀产物至少3次后置于干燥箱中在60～80℃干燥6～12h。 5.根据权利要求3所述的气敏元件，其特征在于，所述步骤④中的一定速率为1-3℃/min。 6.根据权利要求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ZnSO4·7H2O和SnCl4·4H2O按摩尔比为1:1的比例分别溶于50mL去离子水和乙醇中，剧烈搅拌30min，形成无色透明的溶液A和C，而后在A溶中液滴加12.5ml浓度为2～4mol/L的氢氧化钠溶液，使溶液A从澄清变浑浊再变澄清形成溶液B；将溶液C快速转移到溶液B中，在室温条件下持续搅拌15～120min，溶液不断生成白色沉淀；将溶液经过静置后得沉淀产物进行洗涤、干燥后，在一定速率下升温至300～700℃，热处理4～6h，得到ZnSnO3纳米球； ②将步骤①制得的ZnSnO3纳米球分散于乙醇中，经湿法研磨10min后调成糊状料浆，将浆体涂覆在陶瓷管电极上，并于室温下自然干燥30min及以上； ③将步骤②所中涂覆ZnSnO3纳米球的陶瓷管电极连接在基座上，然后安装在台式气敏元件老化台上，于300～350℃下老化24～72h，得到基于钙钛矿结构ZnSnO3纳米球的异丙醇气敏元件。 7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤①中的洗涤、干燥过程为分别用去离子水和无水乙醇洗涤沉淀产物至少3次后置于干燥箱中在60～80℃干燥6～12h。 8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤①中的一定速率为1-3℃/min。 9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤②中湿法研磨的具体操作为:将分散于乙醇中的ZnSnO3纳米球置于玛瑙研钵中，在有乙醇的流体环境下，进行研磨成糊状料浆。 10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤③中浆体涂覆方法为用勾线笔沾取ZnSnO3纳米球浆体，然后均匀地涂覆在陶瓷管电极上，使电极元件表面完全被覆盖且厚度均匀。
所属类别：	发明专利