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原文传递一种ZnO/Sn3O4气敏材料及其制备方法和在传感器中的应用

专利名称：	一种ZnO/Sn3O4气敏材料及其制备方法和在传感器中的应用
摘要：	本发明涉及传感器气敏材料的制备领域，尤其涉及一种ZnO/Sn3O4气敏材料及其制备方法和在传感器中的应用。所述气敏材料由ZnO纳米颗粒和Sn3O4纳米花组成；其中，所述Sn3O4纳米花由分级的Sn3O4纳米片堆叠而成，所述ZnO纳米颗粒原位生长在Sn3O4纳米片上。本发明提出的通过水热方法制备的ZnO纳米颗粒修饰的分级花状Sn3O4敏感材料，利用ZnO纳米粒子对分级花状Sn3O4材料进行修饰，合成ZnO/Sn3O4复合材料，通过构建异质结构，可以产生独特的界面效应和异于其单组份的特殊性能，提高传感器的性能。复合材料的初始电阻远大于单一氧化物半导体的电阻，提高了传感器的响应。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	济南大学
发明人：	李阳;王蕾;李念强;岳文静;高嵩
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-22T00:00:00+0800
申请号：	CN201910792295.3
公开号：	CN110487847A
代理机构：	济南圣达知识产权代理有限公司
代理人：	郑平
分类号：	G01N27/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	250022 山东省济南市市中区南辛庄西路336号
主权项：	1.一种ZnO/Sn3O4气敏材料，其特征在于，其由ZnO纳米颗粒和分级结构的Sn3O4纳米花组成；其中，所述分级结构的Sn3O4纳米花由Sn3O4纳米片堆叠而成，所述ZnO纳米颗粒原位生长在Sn3O4纳米片上；所述分级是指：由低维结构的纳米片经有序自组装而成的三维结构。 2.如权利要求1所述的ZnO/Sn3O4气敏材料，其特征在于，所述Sn3O4纳米片的厚度在10-40nm之间；所述Sn3O4纳米花的直径在2-4μm之间。 3.如权利要求1所述的ZnO/Sn3O4气敏材料，其特征在于，所述ZnO纳米颗粒的直径在10-50nm之间。 4.一种ZnO/Sn3O4气敏材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： (1)将锡源、柠檬酸盐溶于水后再与碱液配制成前驱体溶液； (2)将上述前驱体溶液进行水热反应，得到含有Sn3O4沉淀的反应液； (3)搅拌该反应液使Sn3O4沉淀分散均匀，之后加入ZnO纳米颗粒分散溶液，继续水热反应；完成后将得到的沉淀洗涤后进行干燥，即得ZnO纳米颗粒修饰的分级花状Sn3O4敏感材料。 5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述锡源、柠檬酸盐和碱液的添加比例为1mmol:(1-3)mmol:(0.5-2)mmol；优选地，步骤(2)中，所述水热反应的加热温度控制在160-220℃之间，时间为8-18小时；优选地，步骤(3)中，所述ZnO纳米颗粒的直径在10-50nm之间，所用ZnO纳米颗粒的添加量为二水氯化亚锡：ZnO纳米颗粒＝1mmol:(0.05-0.25)mmol；更优选地，所用分散ZnO纳米颗粒的溶剂包括去离子水、乙醇中的任意一种。 6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述水热反应的温度控制在160-220℃之间，时间为5-8小时。 7.如权利要求4-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述锡源包括二水氯化亚锡，无水氯化亚锡中任意一种；所述柠檬酸盐包括二水柠檬酸三钠，五水柠檬酸三钠中任意一种；所述碱液包括氢氧化钠、氨水中的任意一种；优选地，步骤(1)中，在制备前驱体溶液时采用磁力搅拌，以便于形成均匀的前驱体溶液；优选地，步骤(3)中，可采用去离子水和乙醇清洗数次后再进行干燥；优选地，步骤(3)中，所述干燥温度为60-80℃，时间为6-12小时。 8.一种传感器基片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： (I)将权利要求1-3任一项所述的ZnO/Sn3O4气敏材料和/或权利要求4-7任一项所述方法制备的ZnO/Sn3O4气敏材料与去离子水混合，研磨形成分散均匀的糊状物； (II)将所述糊状物涂覆在陶瓷板的一个表面上，并覆盖设置在陶瓷板上的传感电极3，干燥后糊状物形成传感薄膜，所述陶瓷板、传感电极和传感薄膜共同形成传感器基片；优选地，所述ZnO/Sn3O4气敏材料与去离子水的质量体积比(mg/ml)为150-200:1；优选地，所述传感薄膜的厚度在50-120μm之间。 9.一种甲醛气体传感器，其特征在于，包括：权利要求8所述的传感器基片、导线、加热电极、加热层和基座；所述加热层位于陶瓷板背面，即传感薄膜所在表面的背面，且加热层将加热电极包裹在其中；所述传感电极和加热电极均为两个，这四组电极上均连接有一根导线，所述导线的另一端连接在基座上。 10.如权利要求9所述的甲醛气体传感器在化工、环境检测中的应用。
所属类别：	发明专利