一种锡锌氧化物复合材料传感器

文档序号:31795053发布日期:2022-10-14 17:08阅读:38来源:国知局

1.本发明涉及气体传感器技术领域,尤其是指一种包括高抗湿性气敏材料的气敏传感器材料及其制备方法。


背景技术:

2.与单一组分金属氧化物相比,多元金属氧化物原料来源丰富、成本低廉,且具有较髙的比容量,因元素组成的含量比多变而具有不同的性质和性能。锡锌氧化物是一类三元化合物,比单一组分金属氧化物具有更好的光学特性和更高的电子迁移率和导电性,适用于锂电池负极材料、光催化剂、传感器及太阳能电池。目前,研究者们正在积极的研究这种三元化合物,使其能够实现纳米结构的可控性,从而改善材料的电学和光学特性。但纳米结构的三元化合物的合成往往成本很高且需要高精度的设备。为此,研究者们通过优化实验条件、金属掺杂、表面活性剂改性等手段,使三元化合物的物理化学性能取得了很大的进展。目前,各种三元化合物复合纳米材料已经通过不同的合成方法生长出具有不同形貌的材料,例如花状、纳米球、纳米棒/线、纳米箱及纳米片等。
3.工作中的传感器需要长期暴露在工作环境中,环境的湿度会大大影响传感器的性能。正常环境空气湿度一般为40%~70%,水蒸气分子吸附在气敏材料表面,与待检测目标气体形成竞争关系,严重影响气敏反应的正常进行,甚至导致传感器信号误报。因此,非常有必要开发一种高抗湿性的气敏材料,用于制备具有高抗湿性能及高灵敏度的气敏传感器。


技术实现要素:

4.本发明公开一种高抗湿性气敏材料的气敏传感器材料及其制备方法。本发明的所提供的气敏传感器准确度高,操作简单,包括的高抗湿性的纳米气敏材料,有助于解决变压器油中金属氧化物半导体气敏传感器敏感度低和易受空气中水气分子影响的问题。
5.锡锌氧化物复合材料传感器的制备方法,其特征在于该锡锌氧化物复合材料传感器按以下方法制备:
6.a.将氧化锌与去离子水以一定比例混合,以与氧化锌一定比例加入氢氧化钠到去离子水中,以500rpm磁力搅拌30min,超声处理30min;
7.b.将上述溶液倒入高压釜中在200℃下加热15h,加热过程中温度以一定的温度线性增加;
8.c.冷却降温后转移到离心管中,用去离子水和无水乙醇离心清洗,以一定的温度烘干沉淀物,得到所述氧化锌纳米颗粒;
9.d.将五水四氯化锡与去离子水以一定比例混合,加入氢氧化钠,ph为10-11,以500rpm磁力搅拌30min;
10.e.得到的沉淀与氧化锌纳米颗粒共溶于去离子水中并搅拌形成溶液,高压釜中在200℃下加热12h,加热过程中温度以一定的温度线性增加;
11.f.冷却降温后离心取沉淀物,用去离子水和无水乙醇反复离心清洗沉淀物,在一定温度下烘干沉淀物,得到锡锌氧化物复合材料;
12.g.电极层的陶瓷绝缘层放入盛有适量三氯乙烯溶液的烧杯中,随后将烧杯放在超声振荡器中,保持振荡30min后用无水乙醇与去离子水分别交替清洗两次后阴干;
13.h.取适量的作为气敏材料的纳米粉末放入玛瑙中进行研磨,待研磨充分后加入适量的去离子水和无水乙醇,将其调制成混合均匀的糊状浆料;
14.i.用涂料笔将调好的气敏材料浆料均匀地涂敷在设置了信号电极层的陶瓷绝缘层上,使得信号电极层和陶瓷绝缘层的至少一部分涂覆有气敏材料层,气敏材料浆料涂敷完成后将传感器放入烘箱中进行低温干燥,完成平面型气体传感器的制作。
15.进一步的,氧化锌与去离子水质量比为1:3-1:4,氧化锌与氢氧化质量比为1:2-1:5。
16.进一步的,五水四氯化锡与去离子水质量比为1:0.8-1:1.5。
17.进一步的,烘干温度为80-90℃。线性增温为2-5℃。
18.锡锌氧化物复合材料传感器为按上述方法制备获得。
19.本发明的有益效果为:
20.本发明的所提供的气敏传感器准确度高,操作简单,包括的高抗湿性的纳米气敏材料,有助于解决变压器油中金属氧化物半导体气敏传感器敏感度低和易受空气中水气分子影响的问题。
具体实施方式:
21.实施例1
22.a.将氧化锌与去离子水以1:3质量比混合,以与氧化锌1:2质量比加入氢氧化钠到去离子水中,以500rpm磁力搅拌30min,超声处理30min。
23.b.将上述溶液倒入高压釜中在200℃下加热15h,加热过程中温度以2℃的温度线性增加。
24.c.冷却降温后转移到离心管中,用去离子水和无水乙醇离心清洗,以80℃的温度烘干沉淀物,得到所述氧化锌纳米颗粒。
25.d.将五水四氯化锡与去离子水以1:0.8的质量比混合,加入氢氧化钠,ph为10-11,以500rpm磁力搅拌30min。
26.e.得到的沉淀与氧化锌纳米颗粒共溶于去离子水中并搅拌形成溶液,高压釜中在200℃下加热12h,加热过程中温度以2℃的温度线性增加。
27.f.冷却降温后离心取沉淀物,用去离子水和无水乙醇反复离心清洗沉淀物,在80℃的温度下烘干沉淀物,得到锡锌氧化物复合材料。
28.g.电极层的陶瓷绝缘层放入盛有适量三氯乙烯溶液的烧杯中,随后将烧杯放在超声振荡器中,保持振荡30min后用无水乙醇与去离子水分别交替清洗两次后阴干。
29.h.取适量的作为气敏材料的纳米粉末放入玛瑙中进行研磨,待研磨充分后加入适量的去离子水和无水乙醇,将其调制成混合均匀的糊状浆料。
30.i.用涂料笔将调好的气敏材料浆料均匀地涂敷在设置了信号电极层的陶瓷绝缘层上,使得信号电极层和陶瓷绝缘层的至少一部分涂覆有气敏材料层,气敏材料浆料涂敷
完成后将传感器放入烘箱中进行低温干燥,完成平面型气体传感器的制作。
31.在用于检测油中溶解co气体时具有高抗湿性能及高灵敏度,检测下限可达到1.45ppm。
32.实施例2
33.a.将氧化锌与去离子水以1:3.5质量比混合,以与氧化锌1:3质量比加入氢氧化钠到去离子水中,以500rpm磁力搅拌30min,超声处理30min。
34.b.将上述溶液倒入高压釜中在200℃下加热15h,加热过程中温度以3℃的温度线性增加。
35.c.冷却降温后转移到离心管中,用去离子水和无水乙醇离心清洗,以85℃的温度烘干沉淀物,得到所述氧化锌纳米颗粒。
36.d.将五水四氯化锡与去离子水以1:1的质量比混合,加入氢氧化钠,ph为10-11,以500rpm磁力搅拌30min。
37.e.得到的沉淀与氧化锌纳米颗粒共溶于去离子水中并搅拌形成溶液,高压釜中在200℃下加热12h,加热过程中温度以3℃的温度线性增加。
38.f.冷却降温后离心取沉淀物,用去离子水和无水乙醇反复离心清洗沉淀物,在85℃的温度下烘干沉淀物,得到锡锌氧化物复合材料。
39.g.电极层的陶瓷绝缘层放入盛有适量三氯乙烯溶液的烧杯中,随后将烧杯放在超声振荡器中,保持振荡30min后用无水乙醇与去离子水分别交替清洗两次后阴干。
40.h.取适量的作为气敏材料的纳米粉末放入玛瑙中进行研磨,待研磨充分后加入适量的去离子水和无水乙醇,将其调制成混合均匀的糊状浆料。
41.i.用涂料笔将调好的气敏材料浆料均匀地涂敷在设置了信号电极层的陶瓷绝缘层上,使得信号电极层和陶瓷绝缘层的至少一部分涂覆有气敏材料层,气敏材料浆料涂敷完成后将传感器放入烘箱中进行低温干燥,完成平面型气体传感器的制作。
42.在用于检测油中溶解co气体时具有高抗湿性能及高灵敏度,检测下限可达到0.92ppm。
43.实施例3
44.a.将氧化锌与去离子水以1:4质量比混合,以与氧化锌1:5质量比加入氢氧化钠到去离子水中,以500rpm磁力搅拌30min,超声处理30min。
45.b.将上述溶液倒入高压釜中在200℃下加热15h,加热过程中温度以5℃的温度线性增加。
46.c.冷却降温后转移到离心管中,用去离子水和无水乙醇离心清洗,以90℃的温度烘干沉淀物,得到所述氧化锌纳米颗粒。
47.d.将五水四氯化锡与去离子水以1:1.5的质量比混合,加入氢氧化钠,ph为10-11,以500rpm磁力搅拌30min。
48.e.得到的沉淀与氧化锌纳米颗粒共溶于去离子水中并搅拌形成溶液,高压釜中在200℃下加热12h,加热过程中温度以5℃的温度线性增加。
49.f.冷却降温后离心取沉淀物,用去离子水和无水乙醇反复离心清洗沉淀物,在90℃的温度下烘干沉淀物,得到锡锌氧化物复合材料。
50.g.电极层的陶瓷绝缘层放入盛有适量三氯乙烯溶液的烧杯中,随后将烧杯放在超
声振荡器中,保持振荡30min后用无水乙醇与去离子水分别交替清洗两次后阴干。
51.h.取适量的作为气敏材料的纳米粉末放入玛瑙中进行研磨,待研磨充分后加入适量的去离子水和无水乙醇,将其调制成混合均匀的糊状浆料。
52.i.用涂料笔将调好的气敏材料浆料均匀地涂敷在设置了信号电极层的陶瓷绝缘层上,使得信号电极层和陶瓷绝缘层的至少一部分涂覆有气敏材料层,气敏材料浆料涂敷完成后将传感器放入烘箱中进行低温干燥,完成平面型气体传感器的制作。
53.在用于检测油中溶解co气体时具有高抗湿性能及高灵敏度,检测下限可达到1.18ppm。
54.上面对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上述实施方式,在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。
当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1