[发明专利]基于α-Fe2O3/SnO2复合纳米纤维的丙酮气体传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于α-Fe₂O₃/SnO₂复合纳米纤维气体敏感材料的丙酮气体传感器，其为旁热式结构，由外表面带有金电极和铂丝导线的管状陶瓷衬底、涂覆在绝缘陶瓷管外表面和金电极上的半导体金属氧化物气体敏感材料和置于绝缘陶瓷管内的镍铬合金加热丝组成，其特征在于：半导体金属氧化物气体敏感材料为由如下步骤制备的α-Fe₂O₃/SnO₂复合纳米纤维，

(1)称取0.4g SnCl₄·5H₂O粉末，1～5g聚丙烯腈粉末，加入10～15mL二甲基甲酰胺有机溶剂，在70～90℃水浴条件下搅拌1～3h得到均匀混合溶液；

(2)称取0.15～0.3g FeCl₃·6H₂O，1～5g聚乙烯吡咯烷酮，加入10～15mL二甲基甲酰胺有机溶剂，在室温下搅拌1～3h得到均匀混合溶液；

(3)将上述两种溶液混合，在70～90℃条件下搅拌1～3h，形成前驱液；

将前驱液进行电纺丝，从而得到电纺丝产物；

(4)将所得静电纺丝产物在500～600℃下煅烧2～4h，得到α-Fe₂O₃/SnO₂复合纳米纤维。

2.如权利要求1所述的一种基于α-Fe₂O₃/SnO₂复合纳米纤维气体敏感材料的丙酮气体传感器，其特征在于：步骤(3)所述的电纺丝是将前驱液转移到20～30mL注射器中，注射器顶端使用内径为0.7～0.8mm的金属针头；采用静电纺丝技术，金属针头与收集板间的距离为15～18cm，金属针头与收集板间所加电压为15～20kV，前驱液从针头中流出的速度由注射泵控制在20～25μL/min，从而在收集板上得到电纺丝产物。

3.如权利要求1所述的一种基于α-Fe₂O₃/SnO₂复合纳米纤维气体敏感材料的丙酮气体传感器，其特征在于：管状陶瓷衬底的内径为1.5～1.8mm，外径为2.2～2.5mm，长度为4～5mm；其外表面上自带有两条相互平行的环状金电极，单个电极宽度为0.6～0.8mm，两电极间距为0.8～1.2mm；金电极上引出的铂丝导线长度为4～6mm。

4.如权利要求1所述的一种基于α-Fe₂O₃/SnO₂复合纳米纤维气体敏感材料的丙酮气体传感器，其特征在于：镍铬合金加热丝的匝数为50～60匝，阻值为30～40Ω。

5.权利要求1所述的一种基于α-Fe₂O₃/SnO₂复合纳米纤维气体敏感材料的丙酮气体传感器的制备方法，其步骤如下：

(1)将α-Fe₂O₃/SnO₂复合纳米纤维与去离子水按质量比0.25～0.4：1混合均匀调成浆料；

(2)将上述浆料均匀地涂在陶瓷管与金电极表面，在红外灯下干燥2～3h，干燥后α-Fe₂O₃/SnO₂复合纳米纤维膜的厚度为400～500μm，然后在400～500℃下烧结2～3h；

(3)最后将传感器在200～400℃空气环境中老化5～7天，制得基于α-Fe₂O₃/SnO₂复合纳米纤维气体敏感材料的半导体丙酮气体传感器。