[发明专利]一种锂镧钛氧材料及其制备方法、H2S气敏传感器

说明书

本发明涉及一种锂镧钛氧材料及其制备方法、H₂S气敏传感器，属于H₂S气敏材料技术领域。本发明的制备方法，包括：1)提供锂源、镧源、络合剂、钛源、乙二醇、聚氧化乙烯和1,2‑环氧丙烷溶于溶剂形成的溶剂热前驱液；2)将溶剂热前驱体液升温至100～300℃反应3～168h，固液分离得到锂镧钛氧前驱体粉体；3)将锂镧钛氧前驱体粉体进行烧结，即得。本发明的制备方法，络合剂和乙二醇能够使体系的能量最低化，在随后的溶剂热过程中，螯合物会趋向能量最低的球形形核，提高锂镧钛氧的比表面积；聚氧化乙烯和1,2‑环氧丙烷能够有效地改善界面状态，提高体系的稳定性，并在烧结后留下多孔结构，进一步提高锂镧钛氧的比表面积。

技术领域

本发明涉及一种锂镧钛氧材料及其制备方法、H₂S气敏传感器，属于H₂S气敏材料技术领域。

背景技术

H₂S是一种危害性极大的有毒气体，具有类似于腐烂鸡蛋的臭味。它对人体的粘膜具有强烈的刺激作用，不仅会对身体造成巨大损害，还会在一定程度上对神经系统造成不可逆的损伤。高浓度的H₂S气体能够在接触的瞬间麻痹人体的嗅觉神经，让人无法察觉到自己已经身处险境。不仅如此，H₂S还可以攻击电子工业中使用的碳钢和铜银合金，并在金属表面形成腐蚀产物或树枝状晶须，进而形成硫化物薄膜，增强金属的腐蚀性。由于H₂S的严重危害，如何快速检测H₂S气体的存在就显得尤为重要。

以金属氧化物半导体材料为核心的气敏传感器由于具有制造成本低，合成工艺简单等优点，近几年来被广泛研究，主要包括氧化钨、二氧化钛、氧化锌、氧化锡和氧化铁等等。尽管这些材料对H₂S气体具有不错的灵敏度，制备工艺也比较成熟，但是它们有一个共同的缺点—响应速度不够快，即响应时间和恢复时间均较长，基本都在10s以上。申请公布号为CN106645309A的中国发明专利申请中公开了一种Co掺杂的TiO₂纳米管阵列薄膜的H₂S气敏传感器，虽然该H₂S气敏传感器的恢复时间在3s左右，但是响应时间最快也只能达到7s。由于H₂S气体能够在短时间内对人体造成极大的伤害，因此气敏材料的响应时间越短，就越能够在实际应用中彰显价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂镧钛氧材料的制备方法，制得的锂镧钛氧材料做为H₂S气敏材料对H₂S气体具有较短的响应时间。

本发明还提供了一种对H₂S气体具有较短响应时间的锂镧钛氧材料以及一种对H₂S气体具有较短响应时间的H₂S气敏传感器。

为了实现以上目的，本发明的锂镧钛氧材料的制备方法所采用的技术方案是：

一种锂镧钛氧材料的制备方法，包括以下步骤：

1)提供锂源、镧源、络合剂、钛源、乙二醇、聚氧化乙烯和1,2-环氧丙烷溶于溶剂形成的溶剂热前驱液；

2)将所述溶剂热前驱体液升温至100～300℃反应3～168h，固液分离，得到锂镧钛氧前驱体粉体；

3)将所得的锂镧钛氧前驱体粉体进行烧结，即得。