[发明专利]一种超细Au粒子修饰的ZnO基乙炔传感器及制备方法

摘要

一种超细Au粒子修饰的ZnO基乙炔传感器及制备方法，属于气体传感器技术领域。由Al₂O₃衬底、Pd叉指电极、涂覆在Al₂O₃衬底和Pd电极上的超细Au纳米粒子修饰的球形多片层ZnO纳米材料敏感层组成。Au粒子的粒径为0.5～3nm，通过溶剂热反应生成的、由多孔ZnO构成的球形多片层材料的粒径为2～4μm，ZnO片层厚度为20～50nm，超细Au粒子生长在ZnO片层之上。本发明制备方法具有工艺简单、成本低、响应恢复快、便于大规模生产的特点，对乙炔具有优良的检测性能。

主权项

1.一种以超细Au纳米粒子修饰的球形多片层结构ZnO纳米材料为敏感层的乙炔气体传感器，从下至上依次由Al₂O₃衬底、Pd金属叉指电极、涂覆在Al₂O₃衬底和Pd金属叉指电极上的敏感层组成，其特征在于：敏感层的材料为超细Au纳米粒子修饰的球形多片层结构ZnO纳米材料，超细Au纳米粒子的粒径为0.5～3nm，通过溶剂热反应生成的、由多孔ZnO片层构成的球形多片层结构ZnO纳米材料的粒径为2～4μm，多孔ZnO片层的厚度为20～50nm，大量超细Au纳米粒子生长在多孔ZnO片层之上；且超细Au纳米粒子修饰的球形多片层结构ZnO纳米材料由如下步骤制备得到，①球形多片层结构ZnO纳米材料的制备：室温条件下，首先将无水乙醇、甘油和去离子水混合，搅拌15～25分钟得到混合溶剂，然后向24mL上述混合溶剂中加入六水合硝酸锌、尿素和十六烷基三甲基溴化铵的混合物1～2g，并继续搅拌20～30分钟，溶剂中无水乙醇、甘油和去离子水的体积比为6～8：6～8：10，六水合硝酸锌、尿素和十六烷基三甲基溴化铵的质量比为8～10：4～6：2～3；然后将得到的溶液在160～200℃下溶剂热反应5～8h，冷却至室温后将生成物用去离子水离心清洗，离心产物在60～80℃条件下干燥6～10h，最后在450～550℃下煅烧2～4h，从而得到由多孔ZnO纳米片构成的球形多片层结构ZnO纳米材料；②粒径为0.5～3nm的超细Au纳米粒子修饰的球形多片层结构ZnO纳米材料的制备：在30～45℃的条件下，将步骤①制备的球形多片层结构ZnO纳米材料加入到10～15mL去离子水中，超声处理10～20分钟并不断地注入氮气，使球形多片层结构ZnO纳米材料分散均匀；之后向上述溶液中加入0.2～0.5g吐温85或吐温20并搅拌40～50分钟，在保持反应体系温度和注入氮气的条件下，向上述溶液中滴入1～2mL、0.1～0.2mM氯金酸的去离子水溶液和0.5～1mL氨水溶液，将溶液的pH值调整到7～9，从而得到粒径为0.5～3nm的超细Au纳米粒子；然后超声处理10～15min，将反应体系温度上升为50～60℃，水浴并搅拌2～3小时，使超细Au纳米粒子均匀地分散在溶液当中；最后将所得产物用去离子水离心清洗，室温下干燥后在350～400℃下煅烧1～3小时，从而得到超细Au纳米粒子修饰的球形多片层结构ZnO纳米材料。