[发明专利]一种纳米硫化锡基气体传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器领域，具体地，涉及一种纳米硫化锡基氨气传感器及其制备方法。

背景技术

气敏传感器中使用的气敏材料可以分为四类：第一类是金属氧化物和复合氧化物半导体，常用的氧化物有SnO₂、ZnO、TiO₂、α-Fe₂O₃、WO₃、CuO-ZnO异质结等；复合氧化物有类钙钛矿结构的物质，如SrTiO₃，尖晶石型铁氧体，如NiFe₂O₄；第二类是由导体和半导体组合而成的，如金属和半导体接触构成的肖特基二极管、MOS场效应晶体管、MIS效应晶体管；第三类是具有离子导电性的固体电解质，如有二价镁离子和氧离子构成的固体电解质、银离子玻璃；第四类是有机高分子，如聚吡咯、聚酰亚胺、金属酞菁配合物。目前应用最为广泛，研究最为透彻的是SnO₂，金属硫化物基气体传感器还很少，尚处于开发阶段。

传感器技术的发展方向之一是开发已知物质的气敏性能，纳米技术能使一些已知物质具有新的特殊功能，可为传感器提供优良的敏感材料。纳米气敏传感器具有常规传感器不可替代的优点：一是纳米固体材料具有庞大的界面，提供了大量气体通道，从而大大提高了灵敏度；二是工作温度大为降低；三是缩小了传感器的尺寸。

生产过程自动化是大型化工厂的发展方向，对化工生产实施自动控制的关键是研制出对原料或产品中某一组分具有灵敏度高、选择性好的气体传感器。这种气体传感器能将原料或产品中某一组分浓度变化转变为电信号，输送给控制设备，从而对化工生产实现自动控制。氨气是重要的化工原料、中间体和产品，涉氨化工生产在化工产业中占有非常大的比例。开发出灵敏度高、选择性好的氨气传感器是涉氨化工生产实现自动化的关键。由于化工生产中的氨气浓度较高，大多在百分浓度范围，因此，需要一些能对这一浓度范围氨气产生响应的气体传感器。目前，这一类氨气传感器有待于开发。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种采用超声波技术合成的纳米硫化锡材料和基于纳米硫化锡的氨气传感器及其制备方法。

本发明所提供的纳米硫化锡基氨气传感器依次由绝缘陶瓷管、一对金属电极、金属引出导线以及纳米硫化锡材料层组成，其中纳米硫化锡材料层中包括聚乙烯醇粘结剂。

所述绝缘陶瓷管为三氧化二铝陶瓷管。

所述金属电极是由金属Au所制成的叉指电极，两电极之间的距离为1mm。

所述金属引出线是金属Pt丝。

所述纳米硫化锡材料层的纳米粒子直径为40-120nm；纳米硫化锡材料层的厚度为50-200μm。

所述纳米硫化锡基气体传感器的详细制备方法，包括下面步骤。

1）制备硫化锡纳米粒子，在80KHz的超声波下，将SnCl₄水溶液与沉淀剂反应，所述沉淀剂是Na₂S和硫代乙酰胺溶液的任意一种，反应温度为室温至80℃范围，SnCl₄与Na₂S的摩尔比为1:2，SnCl₄与硫代乙酰胺的摩尔比为1:4，反应结束后，抽滤，得到黄色沉淀，用蒸馏水洗涤，在120℃干燥得到硫化锡纳米粒子。

2）将步骤1）制备的硫化锡纳米粒子与粘结剂混合，研磨3小时，稀释后制成浆料。

3)将Au浆涂覆于清洗过的绝缘陶瓷管上制成叉指电极，烘干后焊接金属引出线。

4）将步骤2）制备的浆料旋涂到金属电极和绝缘陶瓷管上制备成纳米硫化锡材料层，然后120℃烘干得到传感器元件。

有益效果：本发明提供的纳米硫化锡基氨气传感器具有选择性好，响应和恢复快，制作简单，不需要烧结，常温下工作，耗能低和成本低的优点。

附图说明

图1为所述纳米硫化锡基氨气传感器的结构示意图。图1中1为三氧化二铝陶瓷管，2为Pt丝引出线，3为Au叉指电极，4为纳米硫化锡材料层。

图2为实施例1制备的纳米硫化锡基氨气传感器的响应度随氨气浓度变化曲线。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进一步详细描述，但本发明并不局限于此。

实施例1。