[发明专利]一种基于Pt/α-Fe2O3多孔纳米球敏感材料的丙酮气体传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于Pt/α-Fe₂O₃多孔纳米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陶瓷管衬底、涂覆在陶瓷管外表面和金电极上的敏感材料、置于陶瓷管内的镍铬合金加热线圈组成；其特征在于：敏感材料为Pt/α-Fe₂O₃多孔纳米球粉末，且由如下步骤制备得到，

(1)α-Fe₂O₃多孔纳米球的制备

①首先将0.1～0.3g的FeCl₃·6H₂O溶于100～150mL的去离子水当中，并保持不断地搅拌直至其全部溶解；再缓缓向其加入0.1～0.3g的Na₂SO₄·10H₂O和0.02～0.08g的尿素，搅拌5～30分钟直至溶液均一透明；

②把上述溶液转移到恒温水浴锅中，在75～95℃下保持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500～600℃下煅烧1～2小时，从而得到了由α-Fe₂O₃纳米颗粒组装而成的α-Fe₂O₃多孔纳米球粉末；

(2)Pt/α-Fe₂O₃多孔纳米球的制备

①取10～30mg上述α-Fe₂O₃多孔纳米球粉末加入到5～10mL乙醇中，超声并搅拌10～30分钟使得α-Fe₂O₃粉末完全分散在乙醇中；然后再加入200～1000μL摩尔浓度为20～60mM的H₂PtCl₆·6H₂O水溶液，在室温下搅拌至乙醇基本挥发完毕；

②将上述产物收集并在400～550℃下煅烧2～4小时，从而得到以α-Fe₂O₃多孔纳米球为主干、Pt纳米颗粒均匀附着在α-Fe₂O₃多孔纳米球表面的Pt/α-Fe₂O₃多孔纳米球粉末。

2.权利要求1所述的一种基于Pt/α-Fe₂O₃多孔纳米球敏感材料的丙酮气体传感器的制备方法，其步骤如下：

①将Pt/α-Fe₂O₃多孔纳米球粉末与去离子水按质量比3～5：1混合，并研磨形成糊状浆料，然后蘸取少量浆料均匀地涂覆在外表面带有两条平行、环状且彼此分立的金电极的陶瓷管表面，形成10～30μm厚的敏感材料薄膜，并使敏感材料完全覆盖环形金电极；

②在红外灯下烘烤30～45分钟，待敏感材料干燥后，把Al₂O₃陶瓷管在300～400℃下煅烧2～3小时；然后将电阻值为30～40Ω的镍镉合金加热线圈穿过Al₂O₃陶瓷管内部作为加热丝，最后进行焊接和封装，从而得到基于Pt/α-Fe₂O₃多孔纳米球敏感材料的丙酮气体传感器。

3.如权利要求2所述的一种基于Pt/α-Fe₂O₃多孔纳米球敏感材料的丙酮气体传感器的制备方法，其特征在于：陶瓷管的长为4～4.5mm，外径为1.2～1.5mm，内径为0.8～1.0mm。