[发明专利]一种气敏陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种对CO和H₂S具有较高灵敏度的气敏陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

气敏陶瓷，亦称气敏半导体是用于吸收某种气体后电阻率发生变化的一种功能陶瓷。一般是用气敏氧化物材料经压制烧结而成的，对多种气体具有灵敏度。其应用也较为广泛，例如应用于气敏检漏仪等装置进行自动报警。

气敏材料的核心是对气体敏感的金属氧化物，即，气敏半导体材料，随着陶瓷技术的发展，多种金属氧化物被发现对多种不同的气体具有高度灵敏度。其中SnO₂和Zn0就是优良的气敏半导体材料，配合不同的助剂，可改变对不同气体产生灵敏度。

申请号为201210190973.7的专利文献“一种气敏材料、应用其的一氧化碳气敏元件及制备方法”公开了一种气敏陶瓷材料，所述材料一种二氧化锡气敏材料，按质量百分比计由如下物质组成：二氧化锡88-94％，三氧化二锑1-5％，贵金属0.5-5％，金属氧化物0.5-4％，二氧化硅0.5-4％。由此可知，该技术方案中，以二氧化锡作为主材料，以三氧化二锑和贵金属作为辅助材料，金属氧化物和二氧化硅作为添加剂，合成一氧化碳气敏材料。但是在气敏材料领域，添加不同的金属氧化物作为添加剂对不同气体具有不同的灵敏度，一般二氧化锡、三氧化二锑和贵金属，特别是贵金属金，对CO气体具有很高的灵敏度，这也是现有技术，该方案中选择添加的金属氧化物和二氧化硅，反而会降低对CO气体的灵敏度，因此该气敏材料并不理想。

申请号为201210185865.0的专利文献“甲醛气敏材料及相应的甲醛气敏元件、该元件的制作方法”，公开了一种气敏陶瓷材料，所述气敏材料中含有SnO₂68-84wt％，In₂O₃10-30wt％，WO₃1-8wt％，Pt和/或Pd1-5％，CaO1-4wt％。这也是一种利用SnO₂优良的气敏半导体性能，加入其他助剂，使得SnO₂能够对甲醛气体具有高度灵敏度，能够实现快速检测。

CO和H₂S是有害气体，目前对于CO气体的气敏材料较多，而缺少同时对CO和H₂S具有高度灵敏度的气敏材料，随着陶瓷技术和气敏半导体材料的发展，对多种有害气体同时具备高度灵敏度的气敏材料是发展趋势。

发明内容

本发明解决的技术问题：针对现有技术的缺陷，克服现有技术的不足，本发明提供一种气敏陶瓷材料及其制备方法。

本发明的技术方案：一种气敏陶瓷材料：

气敏陶瓷材料主要成分为SnO₂和ZnO，SnO₂的含量为65-85wt％，ZnO的含量为10-25wt％，还包括以下质量百分比的添加剂，

La₂O₃0.3-0.8wt％；Y₂O₃0.5-1.8wt％；Nb₂O₅0.2-0.5wt％；TiO₂1.2-1.7wt％；V₂O₅0.5-1.5wt％；ZrO₂0.6-1.2wt％；Cr₂O₃0.3-0.9wt％；CeO₂0.5-1.1wt％。

作为优选，La₂O₃和Y₂O₃的质量之比为0.2-0.8：1。

作为优选，添加剂包括烧结助剂ThO₂1.1-2.7wt％。

一种气敏陶瓷材料的制备方法，制备步骤如下：

(1)准确称量各个组分，各个氧化物的纯度都在99％以上；

(2)将各个组分混合在一起，放入球磨机中进行研磨，研磨至均匀后过筛，干燥；

(3)将步骤(2)得到的混合物放入模具，进行高温煅烧，温度800-1500℃，时间2-5h；

(4)煅烧结束之后，随炉冷却至室温，取出，即制得气敏陶瓷材料。

作为优选，步骤(2)过筛筛孔的尺寸为100-200目，过筛次数为3次。

更优地，步骤(2)过筛筛孔的尺寸为200目，过筛次数为3次。

作为优选，步骤(3)中高温煅烧的温度为1000-1300℃。