[发明专利]一种基于NiO/ZnO异质结构空心球敏感材料的丙酮气体传感器及其制备方法

摘要

一种基于NiO/ZnO异质结构空心球敏感材料的丙酮气体传感器及其制备方法，属于半导体氧化物气体传感器技术领域。本发明所使用的是由微波辅助法和溶剂热法相结合所制得的NiO‑ZnO异质结构空心球敏感材料。利用NiO纳米颗粒对于有机气体的催化作用，以及两者之间的异质结构进而有效地提高了传感器对于丙酮的敏感特性。此外，本发明所采用的传感器结构是由市售的带有2个环形金电极的Al₂O₃绝缘陶瓷管、涂敷在环形金电极和Al₂O₃绝缘陶瓷管上的半导体敏感材料、以及穿过Al₂O₃绝缘陶瓷管的镍铬合金加热线圈组成。器件工艺简单，体积小，适于大批量生产，因而在检测微环境中丙酮含量方面有广阔的应用前景。

主权项

1.一种基于NiO/ZnO异质结构空心球敏感材料的丙酮气体传感器，由外表面带有两条平行、环状且彼此分立的金电极的Al₂O₃陶瓷管衬底、涂覆在Al₂O₃陶瓷管外表面和金电极上的敏感材料、置于Al₂O₃陶瓷管内的镍镉加热线圈组成；其特征在于：敏感材料为NiO/ZnO异质结构空心球，且由如下步骤制备得到，(1)ZnO空心球的制备①首先将1～3g的Zn(CH₃COO)₂·2H₂O和0.05～0.08g Na₃C₆H₅O₇·2H₂O溶于100～300mL的去离子水中，搅拌直至其全部溶解；再缓慢向其加入3～6mL的氨水直至溶液澄清；②将上述溶液在微波功率100～300W、60～90℃条件下反应30～90分钟后取出，自然冷却至室温后将生成的沉淀用去离子水和乙醇多次离心清洗，然后在室温下干燥后再在400～500℃下煅烧1～2小时，从而得到了由ZnO纳米颗粒组装而成的ZnO空心球粉末；(2)NiO/ZnO异质结构空心球的制备①取30～50mg上述ZnO空心球粉末加入到1～3mL乙二醇和3～7mL乙醇组成的混合溶剂中，超声并搅拌10～30分钟使得ZnO空心球粉末分散完全；然后再加入10～50mg的Ni(NO₃)₂·6H₂O，在室温下搅拌得到均一悬浊液；②将上述混合溶液在120～160℃下水热反应6～10小时，冷却至室温后将生成的沉淀用去离子水和乙醇多次离心清洗，然后在室温下干燥后再在500～550℃下煅烧2～4小时，从而得到以ZnO空心球为主干、NiO纳米颗粒均匀附着在ZnO空心球表面的NiO/ZnO异质结构空心球粉末。