[发明专利]一种Au负载锌锡氧化物复合材料三乙胺气体传感器的制备方法

说明书

本发明为一种Au负载锌锡氧化物复合材料三乙胺气体传感器的制备方法。该方法首先通过一步水热法制备基底材料Zn₂SnO₄/SnO₂/ZnO，成功构筑异质结构；在此基底材料基础上，通过浸渍法负载Au纳米颗粒。在负载的工艺中，硼氢化钠能够将金还原，使Au纳米颗粒成功的附着在该材料表面，形成肖特基接触。本发明得到的元件克服了现有器件工作温度高，灵敏度低，响应/恢复时间长，检测下限高，选择性差等问题，实现了在较低工作温度下对三乙胺的快速响应。

技术领域:

本发明涉及金属氧化物半导体气体传感器技术领域，具体涉及一种Au负载锌锡氧化物复合材料三乙胺气体传感器的制备方法。

背景技术:

三乙胺(TEA)是一种典型的有机胺类化合物，具有强烈的刺激性气味，被广泛用作催化剂、溶剂、染料以及防腐剂等。然而，TEA作为一种挥发性有机化合物(VOCs)，其在空气中浓度的阈值为10ppm，长期接触过量的TEA会导致一系列健康问题，如皮肤刺激、头痛、肠胃炎、肺水肿甚至死亡。此外，TEA可以作为检测食品质量的标志物。因此，对TEA进行有效检测和及时预警是非常必要的。

在各种气体检测技术中，金属氧化物半导体气体传感器因其价格低廉、体积小、易于集成等优点而受到广泛关注。其工作原理是通过金属氧化物半导体气敏材料表面吸附气体或与气体发生反应而引起半导体电阻变化来检测气体的。目前，用于检测TEA的金属氧化物半导体气体传感器仍然存在工作温度高、选择性低和检测下限高等问题。在提升敏感材料性能的方法中，构筑异质结构，可以缩短响应时间；采用贵金属修饰，可以提高灵敏度，降低工作温度，甚至改变选择性。

在实际应用中，难以实现气体传感器同时具有低工作温度、快速响应、足够的灵敏度、高选择性、低检测下限以及良好的稳定性的特性。因此，本发明提供了一种金负载锌锡氧化物复合材料三乙胺气体传感器的制备方法，目的是通过构筑异质结构及贵金属修饰，从而提升气体传感器的气敏特性，以克服实际应用中的不足。

发明内容:

本发明针对目前锡酸锌基三乙胺传感器存在灵敏度低，响应/恢复时间长，检测下限高，选择性差等不足，提供了一种Au负载的锌锡氧化物复合材料的制备方法，并应用于TEA气体的快速检测。该方法首先通过一步水热法制备基底材料Zn₂SnO₄/SnO₂/ZnO，成功构筑异质结构；其次，在此基底材料基础上，通过浸渍法负载Au纳米颗粒。在负载的工艺中，过量的硼氢化钠能够将金全部还原，使Au纳米颗粒成功的附着在该材料表面，形成肖特基接触。本发明得到的元件克服了现有器件工作温度高，灵敏度低，响应/恢复时间长，检测下限高，选择性差等问题，实现了在较低工作温度下对三乙胺的快速响应。

本发明的技术方案为：

一种Au负载的锌锡氧化物复合材料三乙胺气体传感器的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)将Zn(CH₃COO)₂·2H₂O和C₆H₅Na₃O₇·2H₂O加入到去离子水中，搅拌5～10min得到溶液A，

其中，摩尔比为Zn(CH₃COO)₂·2H₂O：C₆H₅Na₃O₇·2H₂O＝1:0.5～1；每8～12mL去离子水加入1～3mmol Zn(CH₃COO)₂·2H₂O；