[发明专利]一种基于铝掺杂的氧化镍纳米薄片气体传感器及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于铝掺杂的氧化镍纳米薄片气体传感器及制备方法，传感器为薄膜片状结构，镍元素和氧元素的原子比为1∶0.7～1∶1.3，制备过程中，通过将镍离子、铝离子、尿素和乙二醇在溶液中进行混合，然后通过微波水热反应得到氢氧化镍纳米薄片，通过将传感材料滴加到叉指电极上制成气体传感器，通过高温退火将氢氧化镍纳米薄片转变为氧化镍纳米薄片，从而制备得到气体传感器。本发明公开的技术方案与现有技术相比，制备过程中使用的原料来源广泛，成本低，制备得到的传感器，室温条件下响应高，响应速度快，可重复性好。

技术领域

本发明涉及一种气体传感器的材料及其制备方法，具体涉及一种基于铝掺杂的氧化镍纳米薄片气体传感器及制备方法，属于气体传感材料制备技术领域。

背景技术

气体传感器是一种检测空气中有害气体含量的传感设备，多年来一直受到人们的广泛关注。与其他气体检测设备相比，气体传感器具有检测速度快，耗能少，体积小，成本低等特点，方便集成在各类小型设备中。因此，它经常被用检查酒驾，高危气体监测和工厂气体排放的实时监测。随着近年来人类生活水平的提高，对于居家环境中有害气体的监测需求日益增加，从而要求更加经济可靠的气体传感器的出现。

气体传感器按响应机制，通常被分为两类：一种是通过测量对象气体在电极处氧化或还原产生的电信号的电化学气体传感器，另一种是通过气体与半导体材料表面发生吸附引起电阻变化的阻敏型气体传感器。电化学气体传感器具有对气体的选择性好，检测精确等优点，但是制作工艺相对复杂，成本较高，且易损坏。阻敏型传感器制作工艺简单，可靠性高，但是检测浓度大多较高，灵敏度略显不足。

传统的阻敏型气体传感器均工作在高温环境，虽然对其灵敏性有极大的提高，却增加了额外的能耗。随着纳米技术的兴起，纳米材料具有高的比表面积，应用到阻敏型气体传感器，使传感性能得到了大幅提升，室温气体传感器成为可能。但是室温下，高响应的气体传感器又带来了恢复慢和循环使用性能差等不足。

因此本领域的技术人员致力于开发一种气体传感器，能够具有对气体的选择性好，检测精确等优点，同时制作工艺简单，成本可控，不易损坏。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中检测精度和制作成本、流程复杂程度等不能同时兼顾的情况，提供一种在室温下对低浓度的二氧化氮气体有较高响应，且有很快的恢复性能的气体传感材料及器件的制备方法，该传感材料对二氧化氮气体检测精度高，工艺流程简单，制作成本低。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于铝掺杂的氧化镍纳米薄片气体传感器及制备方法。具体技术方案如下：

本发明公开了一种基于铝掺杂的氧化镍纳米薄片气体传感器。

进一步地，传感器为薄膜片状结构。

进一步地，传感器中包含镍元素和氧元素，所述镍元素和所述氧元素的原子比为1∶0.7～1∶1.3。

本发明还公开了一种基于铝掺杂的氧化镍纳米薄片气体传感器的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，将可溶性镍盐、可溶性铝盐和尿素溶解于水中形成第一混合溶液，第一混合溶液中所述可溶性镍盐浓度为0.01～0.2mol/L，第一混合溶液中所述可溶性铝盐与所述可溶性镍盐摩尔量的比为1∶5～1∶100，第一混合溶液中所述尿素的浓度为0.04～0.8mol/L。

进一步地，步骤一中所述可溶性镍盐选自六水合氯化镍、乙酸镍或六水合硝酸镍中的任一种。

进一步地，步骤一中所述可溶性铝盐为六水合氯化铝或九水合硝酸铝。

步骤二，向所述第一混合溶液中加入乙二醇，搅拌混合均匀，形成第二混合溶液。

进一步地，步骤二中所述乙二醇的加入体积与所述第一混合溶液体积比为1∶0.5～1∶2。