[发明专利]一种基于O2

说明书

本发明创造提供了一种基于O₂等离子处理的二维Co₃O₄纳米片材料的制备方法及乙醇气体传感器，利用水热法制备二维Co₃O₄纳米片，通过O₂等离子处理调控敏感材料表面氧空位。本发明优化材料结构，合成方法简单，成本低，氧空位调控后的二维Co₃O₄纳米片对乙醇气体探测的研究，其性能主要表现为高灵敏度(1000ppm为14.72)、低检测限(20ppm)及快速的响应恢复。

技术领域

本发明创造属于半导体金属氧化物气体传感器技术领域，尤其是涉及一种基于O₂等离子处理的二维Co₃O₄纳米片材料的制备方法及乙醇气体传感器。

背景技术

Co₃O₄作为一种典型的P型半导体金属氧化物功能性材料，因具有电子迁移率高、稳定的电化学性等优点，应用于气体传感器领域。 Co₃O₄气体传感器对丙酮、硫化氢、乙醇等气体存在一定的灵敏度，与应用广泛的二氧化锡、氧化锌等半导体气体传感器相比，存在电阻值低，工作温度低等优点，然而目前现有技术中的Co₃O₄乙醇传感器仍存在响应恢复时间长、灵敏度低和气体选择性差等缺点。

目前解决这些缺点的途径主要有两条，一是通过贵金属或其他金属氧化物掺杂，改善Co₃O₄的气敏性能；二是通过微观设计或形貌调控来提升Co₃O₄气敏性能。但上述两种方式均存在工艺复杂，成本昂贵的问题，如何设计一种能够高灵敏度、低检测限以及快速响应恢复的Co₃O₄乙醇传感器是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种基于O₂等离子处理的二维Co₃O₄纳米片材料的制备方法及乙醇气体传感器。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种基于O₂等离子处理的二维Co₃O₄纳米片材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

S1：将CH₄N₂O溶解于(CH₂OH)₂中得到A溶液，将A溶液与硝酸钴水溶液混合均匀后得到均质溶液B；

S2：将步骤S1得到的溶液B在70℃-90℃条件下搅拌11h-13h；

S3：将经过步骤S2处理的溶液B温度降低到室温后，通过离心和洗涤收集沉淀产物；

S4：将步骤S3得到的沉淀产物在-45℃-35℃下冷冻干燥11h-13 h，得到干燥产物；

S5：将步骤S4得到的干燥产物340℃-360℃下煅烧1.5h-2.5h，得到产物记为Co₃O₄NSs；

S6：将Co₃O₄NSs进行O₂等离子体刻蚀后得到二维Co₃O₄纳米片材料，所述等离子体刻蚀的压力为80Pa-100Pa，功率为大于0W 且不超过100W，时间为8-12min。

优选的，所述步骤S6的等离子体刻蚀的功率为30-60W。