专利名称：一种二氧化锡基复合纳米气敏材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料的技术领域，具体地说是涉及一种电子元件材料，特别是涉及一种二氧化锡(SnO2)基纳米气敏材料及制备方法。
背景技术：
为了改良二氧化锡基气敏传感器的灵敏度和选择性、响应速度、恢复时间以及生产成本，本发明人对二氧化锡(SnO2)基纳米晶气敏材料进行了大量深入的研究，于2004年11月5日向国家知识产权局递交了一份关于“新型二氧化锡基纳米气敏材料及制备方法”(申请号为200410052061.9)的发明专利申请。该专利申请的主要技术特征是在所制得的二氧化锡基纳米粉体中掺入碳纳米管并分散均匀，从而使二氧化锡基纳米气敏材料的微结构得到较好地调整，灵敏度也有显著的提高。发明者在对所述的新型二氧化锡基纳米气敏材料以及其它方法制备的二氧化锡基纳米气敏材料进一步深入研究发现，其微观结构都是由接近于球形的晶粒互相连接组成的(参见图1)，由于球形晶粒的大小不一，导致所生产的多孔陶瓷含有大量封闭气孔，因而制约了其气敏特性的进一步改善，尤其是灵敏度K值的进一步提升。为了解决这一技术问题，本发明人又向国家知识产权局递交了“一种二氧化锡基纳米棒气敏材料及其制备方法”(申请号为200510035188.4)的发明专利申请。该发明专利申请所公开的技术方案按摩尔比将四氯化锡、尿素、硝酸铋进行配料、搅拌、干燥、压片，预烧制得纳米棒晶体。本发明的二氧化锡基纳米棒气敏材料的微观结构得到明显的改良(参见图2)，使用其制作的阻性气敏传感元件灵敏度高，在500ppm乙醇气体中的灵敏度K值达到29.2，同时还具有工艺简单、成本低廉的优点。但是，本发明人对使用所述的纳米棒晶体制作的阻性气敏传感元件的特性参数进行实测发现，尽管其灵敏度K值较高，但在空气中的电阻值却偏高。本发明人试图通过减小两电极之间的距离和敏感层厚度来减小其电阻参数，仍不十分理想。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题进一步改良二氧化锡基纳米气敏材料的微观结构，提供一种二氧化锡基复合纳米气敏材料，使用它制成电阻性气敏传感器不仅灵敏度高，而且器件电阻值适中。
本发明的另一目的是提供一种上述二氧化锡基复合纳米气敏材料的制备方法。
本发明的二氧化锡基复合纳米气敏材料按净值摩尔(份)配比由以下组分组成二氧化锡基纳米棒晶粒粉体1、二氧化锡基纳米球晶粒粉体0.1～0.5。
其中，二氧化锡基纳米棒晶粒粉体为本发明人在先提交的申请号为200410052061.9的专利申请所述的配比和方法制备(下述相同)；二氧化锡基纳米球晶粒粉体为本发明人在先提交的申请号为200510035188.4的专利申请所述的配比和方法制备(下述相同)。
上述二氧化锡基复合纳米气敏材料按净值摩尔(份)最佳配比是二氧化锡基纳米棒晶粒粉体1、二氧化锡基纳米球晶粒粉体0.5。
制备本发明的二氧化锡基复合纳米气敏材料的方法是将二氧化锡基纳米棒晶粒粉体与二氧化锡基纳米球晶粒粉体按净值摩尔比混合分散均匀制得。所述的混合分散均匀方法首选传统的研磨、干燥混合方法，也可采用气流搅拌混合方法或其它的混合方法，只要能将两种粉体混合分散均匀即可，这是本领域内普通技术人员很容易想到的。
本发明的二氧化锡基复合纳米气敏材料利用棒状纳米晶粒含有的大量贯通气孔以及球形纳米晶粒对电阻的调节作用，一方面改善了用其生产的多孔陶瓷的显微结构，减少用球状晶体二氧化锡基纳米气敏材料生产的多孔陶瓷的封闭气孔，使其气敏特性得到进一步改善，尤其是灵敏度K值的进一步提升；另一方面适当地调整所述的纳米棒晶粒粉体与纳米球晶粒粉体的配比，可方便地调整阻性气敏传感器的电阻值，从而使所制作的阻性气敏传感器的综合技术参数得到显著的提高。
图1为本发明人在先提交的申请号为200410052061.9的发明专利申请所述的“新型二氧化锡基纳米气敏材料”在电子扫描显微镜下拍摄的照片；图2为本发明人在先提交的申请号为200510035188.4的发明专利申请所述的“二氧化锡基纳米棒气敏材料”在电子扫描显微镜下拍摄的照片；
具体实施例方式以下通过实施例进一步阐述本发明的具体实施方法和有益效果，但本发明的范围不限于这些特定的例子。
例1按净值摩尔(份)比称取二氧化锡基纳米棒晶粒粉体1份、二氧化锡基纳米球晶粒粉体0.5份放入球磨机内研磨，使二者分散均匀，然后干燥即制得本发明的二氧化锡基复合纳米气敏材料。
使用本实施例二氧化锡基复合纳米气敏材料生产的阻性气敏传感器，测得在空气中电阻(KΩ)值和在500ppm乙醇、丙酮、汽油、苯，NH3气体中的灵敏度随加热电压变化参数如表1所示。
表1 例2按净值摩尔(份)比称取二氧化锡基纳米棒晶粒粉体1份、二氧化锡基纳米球晶粒粉体0.3份放入气流搅拌机内搅拌，使二者分散均匀，即制得本发明的二氧化锡基复合纳米气敏材料。
使用本实施例二氧化锡基复合纳米气敏材料生产的阻性气敏传感器，测得在空气中电阻(KΩ)值和在500ppm乙醇、丙酮、汽油、苯，NH3气体中的灵敏度随加热电压变化参数如表2所示。
表2
例3按净值摩尔(份)比称取二氧化锡基纳米棒晶粒粉体1份、二氧化锡基纳米球晶粒粉体0.1份放入球磨机内研磨，使二者分散均匀，然后干燥即制得本发明的二氧化锡基复合纳米气敏材料。
使用本实施例二氧化锡基复合纳米气敏材料生产的阻性气敏传感器，测得在空气中电阻(KΩ)值和在500ppm乙醇、丙酮、汽油、苯，NH3气体中的灵敏度随加热电压变化参数如表3所示。
表3 总结上述三个具体实施例及检测实验结果，本发明者得出如下结论使用本发明的二氧化锡基复合纳米气敏材料生产的阻性气敏传感器对乙醇和丙酮有较高的灵敏度，但最佳加热电压区段不同。在4V左右较低的加热电压区段对乙醇有较高的灵敏度，在5V左右较高的加热电压区段对丙酮气体有较高的灵敏度。
权利要求
1.二氧化锡基复合纳米气敏材料按净值摩尔(份)配比由以下组分组成二氧化锡基纳米棒晶粒粉体1、二氧化锡基纳米球晶粒粉体0.1～0.5。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化锡基复合纳米气敏材料，各组分按净值摩尔(份)配比是二氧化锡基纳米棒晶粒粉体1、二氧化锡基纳米球晶粒粉体0.3。
3.一种如权利要求1或2所述的二氧化锡基复合纳米气敏材料的制备方法，其特征是将二氧化锡基纳米棒晶粒粉体与二氧化锡基纳米球晶粒粉体按净值摩尔比混合分散均匀制得。
全文摘要
本发明涉及借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析气体的技术领域，具体地说是涉及一种电子元件材料，特别是涉及一种二氧化锡基复合纳米气敏材料及制备方法，该复合纳米气敏材料按净值摩尔配比取二氧化锡基纳米棒晶粒粉体1份与二氧化锡基纳米球晶粒粉体0.1～0.5份混合并分散均匀制得。本发明的二氧化锡复合基纳米气敏材料较现有技术可明显改善微结构，尤其是使用其制作的阻性气敏传感元件不仅灵敏度高，而且器件的电阻值适中。
文档编号G01N27/30GK1710414SQ20051003558
公开日2005年12月21日 申请日期2005年7月5日 优先权日2005年7月5日
发明者陈环, 傅刚, 张麟 申请人:广州大学