[发明专利]一种基于担载贵金属Au的介孔WO3材料的正丁醇气体传感器及其制备方法

摘要

一种基于担载贵金属Au的介孔WO₃材料的正丁醇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。本发明是利用贵金属Au担载在由硬模板法制得的介孔WO₃材料上制得的敏感材料。利用介孔WO₃材料较大的比表面积以及Au对正丁醇的催化作用，进而有效地提高了传感器对于正丁醇的敏感特性。此外，本发明所采用的传感器结构是由带有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正丁醇含量方面有广阔的应用前景。

主权项

一种基于担载贵金属Au的WO₃介孔材料的正丁醇气体传感器，由外表面带有2个分立的环形金电极(4)的Al₂O₃绝缘陶瓷管(1)、穿过Al₂O₃绝缘陶瓷管(1)内部的镍镉加热线圈(3)以及涂覆在Al₂O₃绝缘陶瓷管(1)外表面和环形金电极(4)上的敏感材料薄膜(2)构成，每个环形金电极(4)上连接着一对铂丝(5)，其特征在于：敏感材料薄膜(2)由担载贵金属Au的介孔WO₃材料涂覆后得到；担载贵金属Au的介孔WO₃材料具有规则有序的介孔结构，孔径大小为10～11nm，材料的结晶度良好，贵金属Au大部分以单质形式附着在介孔孔道的内部，少量团聚在介孔孔道外；且所述的担载贵金属Au的介孔WO₃材料由如下步骤制备得到：①将介孔分子筛KIT‑6硬模板加入到磷钨酸和乙醇的混合溶液中进行多次浸渍：首次浸渍时，KIT‑6和磷钨酸的质量比为4～6：7，KIT‑6和乙醇的用量比为0.5g：30～40mL，在35℃～50℃水浴条件下反应2～4小时，干燥后粉料在300℃～500℃条件下高温烧结2～4小时；然后用上一步骤得到的产物代替KIT‑6，重复上述操作2～3次，每次磷钨酸的用量减半；最终，将得到的产物在500～600℃条件下高温烧结2～5小时；②将步骤①得到的烧结产物溶解到浓度为2～4mol/L的氢氟酸溶液中，室温下搅拌2～3小时将KIT‑6模板去除，之后将生成的沉淀用去离子水和乙醇离心清洗，室温干燥后再在400～450℃条件下烧结1～2小时，从而得到具有介孔结构的WO₃纳米材料粉末；③将步骤②得到的介孔结构的WO₃纳米材料粉末加入到乙醇中，搅拌5～10分钟使WO₃纳米材料分散均匀，然后加入HAuCl₄溶液，搅拌5～10分钟；HAuCl₄的用量为WO₃纳米材料的0.5～1.0mol％；④将步骤③得到的混合溶液在35℃～50℃水浴条件下反应2～4小时，干燥后得到担载贵金属Au的WO₃介孔材料粉末。