[发明专利]一种钴掺杂氧化锌气敏材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种钴掺杂氧化锌气敏材料的制备方法及其应用。涉及材料化学和气敏传感器技术领域。将聚乙烯吡咯烷酮PVP、乙酸锌、六水合硝酸钴溶于75m乙二醇EG中,其中分子量400000的聚乙烯吡咯烷酮0.3g，六水合硝酸钴和乙酸锌的摩尔比在0.025‑0.233之间，制备钴掺杂的纳米球形氧化锌气敏材料。制备过程中采用微波和超声波共辅助溶剂热法，使得钴掺杂的纳米球形氧化锌材料检测灵敏度高、选择性好，制备方法简单，对环境无危害，有效克服了现有技术存在的制备方法复杂、成本较高、生产工艺条件苛刻，传感器工作温度高、响应和恢复速度慢、以及使用寿命短等弊端。

技术领域

本发明涉及一种钴掺杂氧化锌气敏材料的制备方法，用于制备气敏传感器，具体涉及材料化学和气敏传感器技术领域。

背景技术

目前，气体浓度检测仪广泛应用于人们日常的生活和生产环境中，它可以对我们周围的挥发性有机化合物(VOCs)如乙醇、甲醛、丙酮等进行有效的检测。众所周知，酒驾是造成交通事故的罪魁祸首，为杜绝酒驾，交警采用气体浓度检测仪对驾驶员呼出的酒精浓度进行检测，防止恶性交通事故的发生。甲醛，作为一种对人类最有害的气体，被誉为室内“夺命杀手”，新装修房屋需要通过气体检测仪，检测室内空气甲醛的含量，以确保家庭成员的生命安全和身体健康。在工业生产基地和化学品集聚地，为防止环境和空气污染，环境监测部门通常采用气体检测仪对环境中的有害气体进行定时检测，包括对空气中丙酮含量的检测，因为丙酮对人体中枢神经系统有抑制、麻醉作用，人如果暴露在丙酮含量超过1％的空气环境中，会发生头疼、虚弱、困倦、恶心、酒醉感和呕吐反应。因此，气敏传感器与我们的生活息息相关，开发一种灵敏度高、重复性好、能快速准确检测气体种类和浓度的检测仪显得十分重要，并且具有现实意义和实用价值。

在众多气敏传感器中，以半导体氧化物为敏感材料的电阻型气敏传感器是目前应用最广泛的气敏传感器之一，氧化锌、二氧化锡、二氧化钛是使用较多的半导体气敏材料。有关氧化锌的气敏传感器的研究主要集中在ZnO陶瓷、厚膜、薄膜、纳米纤维，纳米棒、纳米花等形貌结构的研究。但目前仍存在很多致命性问题，包括选择性差、工作温度高、响应和恢复速度慢、制备方法复杂、成本较高以及使用寿命有限等。因此对其进行有效的性能改进是目前研究的一个重要方向。