[发明专利]一种气敏材料的高通量制备方法、产品及应用

说明书

本发明公开了一种气敏材料的高通量制备方法、产品及应用，涉及气敏材料技术领域。本发明方法同时制备多个同一种贵金属元素修饰的气敏材料，或者，同时制备多个不同贵金属元素分别修饰的气敏材料；具体包括以下步骤：采用高通量预混转印设备将一种或者多种贵金属元素前驱体分别与ZnO溶液混合均匀，得到多个混合溶液，然后将得到的混合溶液分别滴到载体上进行煅烧，得到所述气敏材料。本发明采用高通量预混转印设备设置不同贵金属元素修饰ZnO的组分点，将不同组分进行预混、转印，大幅降低了气敏材料制备所需要的时间和成本，适合推广使用。

技术领域

本发明涉及气敏材料技术领域，特别是涉及一种贵金属修饰氧化锌用于室内空气污染有机物检测的气敏材料的高通量制备方法、产品及应用。

背景技术

科学技术的进步使人类的生活质量和生产力水平不断提高，而随着工业规模的不断扩大，大自然的污染问题变得愈发严峻，其中空气污染是较为突出的主要问题。人类取之于自然又依赖于大自然，我们的衣食住行都需要在一个舒适的生活环境中。然而工业生产中化石能源的燃烧、日常生活中的房屋装修、社会中汽车尾气的排放等都会产生大量有毒有害气体，如挥发性有机物(VOCs)和NO₂、NH₃等。在各类有害气体中，VOCs是仅次于大气颗粒物的大气污染物，它已经成为影响人体健康的室内空气主要污染物，其危害性巨大。大部分VOCs都对人体有害，尤其是苯、甲苯、二甲苯、甲醛，长期接触会使人产生头痛、恶心、呕吐甚至昏迷的症状，会严重伤害人类的肝脏、肾脏、大脑和神经系统，引发各种疾病，甚至会直接死亡。近几年，由于室内装修空气质量不合格而导致住户死亡的报道层出不穷，人们对VOCs的检测提出了更高的要求。因此开发高度灵敏、高选择性和稳定的VOCs气体传感器，在室内污染监测及重大疾病早期诊断等领域都具有极大的市场应用价值。

空气质量检测不仅要快速准确，而且要求所获得的信息以电信号的形式传输，以便使用电脑进行处理和控制。此外，检测系统还需要体积小，重量轻，因此传统的气体检测采样和分析方法不能满足要求。众所周知，基于金属氧化物半导体材料的传感器具有低成本、超灵敏和高度选择性的特点，因此广泛应用于气体泄漏、环境空气质量和有毒气体的检测。氧化锌(ZnO)是重要的n型半导体材料，凭借着较快的响应恢复时间和高灵敏度成为广普性的气体传感器。然而传统单一的ZnO气体传感器目前仍有选择性较差、长期稳定性差和工作温度较高等缺点，目前已有通过形貌调控、多元复合、离子掺杂和贵金属元素修饰等方法来改善半导体气体传感器性能的方法。但是，上述方法存在制备工艺复杂，无法实现多个不同组分浓度配比的贵金属修饰ZnO气敏材料的同时制备，从而存在利用不同组分浓度配比的贵金属对ZnO进行修饰的效果筛选速率慢等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种气敏材料的高通量制备方法、产品及应用，以解决上述现有技术存在的问题，通过采用高通量预混转印设备设置不同贵金属元素修饰ZnO的组分点，将不同组分进行同步预混、转印，从而实现多个不同组分浓度配比的贵金属修饰ZnO气敏材料的同时制备，提高不同组分浓度配比的贵金属对ZnO进行修饰的效果筛选速率，具有工艺简单的特点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明技术方案之一，一种气敏材料的高通量制备方法，同时制备多个同一种贵金属元素修饰的气敏材料，或者，同时制备多个不同贵金属元素分别修饰的气敏材料；包括以下步骤：将一种或者多种贵金属元素前驱体分别与ZnO溶液混合均匀，得到多个混合溶液，然后将得到的混合溶液分别滴到载体上进行煅烧，得到所述气敏材料。

进一步地，所述ZnO为六方纤锌矿结构。

进一步地，上述ZnO的制备方法包括以下步骤：将锌盐和均相沉淀剂溶于水中，在加热条件下搅拌，生成沉淀后离心，对所得沉淀物进行洗涤后依次进行烘干、煅烧，得到粉末状的ZnO。

进一步地，所述锌盐与所述均相沉淀剂的质量比为1.5-2:1；所述锌盐为六水合硝酸锌、七水合硫酸锌中的一种或两种；所述均相沉淀剂为尿素。