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原文传递一种高选择性一氧化碳气体传感器及其制备方法和应用

专利名称：	一种高选择性一氧化碳气体传感器及其制备方法和应用
摘要：	本发明涉及气体传感器技术领域，提供了一种高选择性一氧化碳气体传感器及其制备方法和应用。本发明提供的传感器包括依次层叠设置的衬底、氧化铜纳米片/二氧化钛纳米棒复合结构层和叉指电极。本发明在二氧化钛纳米棒表面引入原位生长的氧化铜纳米片，通过构建氧化铜纳米片/二氧化钛纳米棒异质结极大地增加了传感器对一氧化碳的响应，抑制了对氢气的响应，很好的解决了目前半导体传感器普遍存在的氢气和一氧化碳交叉敏感的问题，极大地提高了传感器的一氧化碳选择性，并且本发明的传感器可在室温下工作，室温下对一氧化碳的灵敏度高，稳定性好。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	湖北大学
发明人：	夏晓红;魏伟;高云;鲍钰文;凯文皮特霍姆伍德
专利状态：	有效
申请日期：	2022-08-23T00:00:00+0800
发布日期：	2022-11-25T00:00:00+0800
申请号：	CN202211010514.6
公开号：	CN115389571A
代理机构：	北京方圆嘉禾知识产权代理有限公司
代理人：	吕永齐
分类号：	G01N27/12;G;G01;G01N;G01N27;G01N27/12
申请人地址：	430062 湖北省武汉市武昌区友谊大道368号
主权项：	1.一种高选择性一氧化碳气体传感器，其特征在于，包括依次层叠设置的衬底、氧化铜纳米片/二氧化钛纳米棒复合结构层和叉指电极；所述氧化铜纳米片/二氧化钛纳米棒复合结构层由氧化铜纳米片和二氧化钛纳米棒组成。 2.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述氧化铜纳米片/二氧化钛纳米棒复合结构层包括二氧化钛纳米棒层和填充在所述二氧化钛纳米棒之间的氧化铜纳米片层；或，包括二氧化钛纳米棒/氧化铜纳米片复合层和生长在所述二氧化钛纳米棒/氧化铜纳米片复合层上表面的氧化铜纳米片层；或，包括二氧化钛纳米棒层和生长在所述二氧化钛纳米棒层上表面的氧化铜纳米片层。 3.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，当所述氧化铜纳米片/二氧化钛纳米棒复合结构层包括二氧化钛纳米棒层和填充在二氧化钛纳米棒之间的氧化铜纳米片层时，所述氧化铜纳米片/二氧化钛纳米棒复合结构层的厚度为6～8μm，所述氧化铜纳米片层的厚度为3～4μm；当氧化铜纳米片/二氧化钛纳米棒复合结构层包括二氧化钛纳米棒/氧化铜纳米片复合层和生长在所述二氧化钛纳米棒/氧化铜纳米片复合层上表面的氧化铜纳米片层时，所述二氧化钛纳米棒/氧化铜纳米片复合结构层的厚度为8～10μm，所述氧化铜纳米片层的厚度为4～6μm；当所述氧化铜纳米片/二氧化钛纳米棒复合结构层包括二氧化钛纳米棒层和生长在二氧化钛纳米棒层上表面的氧化铜纳米片层时，所述二氧化钛纳米棒/氧化铜纳米片复合结构层的厚度为9～11μm，所述氧化铜纳米片层的厚度为5～7μm。 4.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述衬底为FTO衬底；所述叉指电极为铂叉指电极。 5.权利要求1～4任意一项所述气体传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)采用水热法在衬底表面制备二氧化钛纳米棒薄膜，进行第一次退火； (2)在第一次退火后的二氧化钛纳米棒薄膜上生长氧化铜纳米片，进行第二次退火，得到氧化铜纳米片/二氧化钛纳米棒复合结构层； (3)在所述氧化铜纳米片/二氧化钛纳米棒复合结构层表面制备叉指电极，得到高选择性一氧化碳气体传感器。 6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中水热法的水热温度为120～180℃，水热时间为6～16h；所述水热法所用溶剂为水和乙醇的混合溶剂。 7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述第一次退火的温度为300～500℃，时间为20～60min，退火气氛为空气。 8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中生长氧化铜纳米片的方法为水浴法或水热法；所述水浴法的水浴温度为60～90℃，水浴时间为0.5～6h；所述水热法的水热温度为150～180℃，水热时间为8～16h。 9.根据权利要求5或8所述的制备方法，其特征在于，所述第二次退火的温度为100～400℃，时间为60～120min，退火气氛为空气。 10.权利要求1～4任意一项所述高选择性一氧化碳气体传感器在一氧化碳测试中的应用。