[发明专利]一种Cu掺杂Sn3

说明书

本发明涉及气体传感器技术领域，尤其涉及一种Cu掺杂Sn₃O₄的气敏材料及其甲醛气体传感器和制备方法、应用。所述气敏材料包括：Sn₃O₄纳米片和铜离子，所述Sn₃O₄纳米片堆叠后形成三维的花状结构，所述铜离子存在于Sn₃O₄晶格之中取代Sn₃O₄晶格中的部分锡离子以及Sn₃O₄纳米片上和Sn₃O₄晶格间隙中。本发明以Cu掺杂的具有花状结构的Sn₃O₄为甲醛气体传感器敏感材料，制备的气体传感器在较低的工作温度下，具有大响应值，良好的甲醛气体选择性和快响应和恢复速度，并且能够有效降低实验操作复杂度，节约实验成本。

技术领域

本发明涉及气体传感器技术领域，尤其涉及一种Cu掺杂Sn₃O₄的气敏材料及其甲醛气体传感器和制备方法、应用。

背景技术

本发明背景技术中，公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着人工智能及物联网信息时代的崛起，在对信息的获取-传输-处理的链条中，传感器作为获取信息的最前端器件，在信息技术链条中发挥着举足轻重的作用。近年来社会经济的飞速发展，给人类带来巨大的财富和无尽的便利的同时，也给我们的生活环境带来了一些不可磨灭的损害。工业生产过程中产生的废气，机动车排放的尾气，房屋装修产生的甲醛等各种空气污染，能够刺激人的眼睛和皮肤，使眼睛发炎皮肤过敏，还能刺激人的呼吸系统，引发咳嗽、哮喘等疾病，甚至能引发肺癌、皮肤癌等致命疾病，对人们的健康造成巨大的威胁。所以，为了能实时监测环境中各种易燃易爆、有毒有害的气体，保障人们生命财产安全，气体传感器在人们的生产生活中发挥着至关重要的作用。

相比于利用色相分离、紫外可见分光光度计和红外吸收仪等设备对气体进行采样分析，金属氧化物半导体气体传感器具有结构简单、价格低廉、使用方便等优点。一般用于气体传感器的金属氧化物材料有SnO₂、In₂O₃、Fe₂O₃、Co₃O₄、 CuO等，本发明人认为：常见的制备金属氧化物半导体的方法，如脉冲激光沉积、磁控溅射，化学气相沉积等，通常需要复杂的操作步骤，并且需要昂贵的实验设备；而且单一金属氧化物材料的气体传感器，通常具有工作温度高 (200-400℃)，响应值小、选择性差、响应和恢复速度慢等缺点。

发明内容

针对上述的问题，本发明旨在提供一种Cu掺杂Sn₃O₄的气敏材料及其甲醛气体传感器和制备方法、应用。本发明通过金属离子掺杂，构建Cu/Sn₃O₄复合金属氧化物半导体材料，能够在较低的工作温度下，有效增强金属氧化物半导体气体传感器的选择性，加快传感器的响应和恢复速度，显著提高传感器对测试气体的响应。

本发明的第一目的，是提供Cu掺杂Sn₃O₄的气敏材料及其制备方法。

本发明的第二目的，是提供基于Cu掺杂Sn₃O₄气敏材料的甲醛气体传感器及其制备方法。

本发明的第三目的，是提供所述Cu掺杂Sn₃O₄的气敏材料及其甲醛气体传感器和制备方法的应用。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：