[发明专利]一种NO2气敏材料溶液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测二氧化氮气体的气敏材料溶液，以及一种制备该气敏材料溶液的方法。

背景技术

近年来，以石墨烯为代表的新型二维纳米材料在气体传感器领域得到了广泛的应用。其中，二硫化钼(MoS₂)纳米材料在气敏传感方面主要应用在湿度探测。由于基于MoS₂材料的NO₂传感器需要在高温下工作，因此，现有技术中鲜见有基于MoS₂材料的NO₂传感器。另外，现有技术中的NO₂传感器还存在灵敏度不够高、基线漂移严重等缺点。然而，传感器的灵敏度很大程度上依赖于气敏材料的灵敏度，因此提高气敏材料的灵敏度，是提高传感器灵敏的前提。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决技术问题是：提供一种NO₂气敏材料溶液，解决现有技术中气敏材料需要高温工作环境、灵敏度较低的技术问题，能够在常温下与NO₂气体分子进行反应，提高灵敏度。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种NO₂气敏材料溶液，包括由以下组份组成的混合溶液：少层MoS₂乙醇溶液，浓度为0.1～20mg/ml； ZnO纳米线乙醇溶液，浓度为0.1～20mg/ml；少层MoS₂乙醇溶液与ZnO纳米线乙醇溶液的体积比为0.1～1。

本发明还提供了一种制备本发明NO₂气敏材料溶液的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将1～10mg MoS₂块加入0.5～10ml乙醇溶液中；采用高功率搅拌棒以100～200W搅拌0.5～1小时，得到分散均匀的少层MoS₂乙醇溶液，浓度为为0.1～20mg/ml；

步骤2：将1～10mg ZnO纳米线加入0.5～10ml乙醇溶液中，其中，ZnO纳米线的长度为0.5μm~3μm，直径为75 nm~125 nm；然后，进行磁力搅拌1～2小时，得到分散均匀的ZnO纳米线乙醇溶液，浓度为0.1～20mg/ml；

步骤3：将步骤1所制得的少层MoS₂乙醇溶液与步骤2所制得的纳米线乙醇溶液，按照0.1～1的体积比进行混合，并进行磁力搅拌1～2，得到混合均匀的MoS₂/ZnO复合材料溶液。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用MoS₂纳米材料与ZnO纳米线这两种半导体材料制成复合材料，由于MoS₂为P型半导体材料，ZnO为N型半导体材料，MoS₂/ZnO复合材料溶液中MoS₂与ZnO进行接触形成P-N型异质结，P-N型异质结能够实现电子—空穴分离，从而增加了P-N结耗尽层宽度，耗尽层变宽，更多的表面氧空位出现导致更多的电子—空穴对参与气敏作用，从而提高灵敏度。

2、NO₂具有强氧化性，P-N型异质结中具有较多的电子—空穴对，这样就为NO₂气体提供更多的吸附位，NO₂气体结合电子—空穴对中的电子后，引起传感器电阻值变化，吸附位越多，电阻变化幅度越大，即对NO₂的响应值越大，灵敏度越高。

附图说明

图1为实施例1中MoS₂/ZnO复合材料的SEM图；

图2是实施例1传感器灵敏度的测试对照图；

图3是实施例2中对照组的测试结果图；

图4是实施例2中测试组的测试结果图；

图5是实施例3中对照组的测试结果图；

图6是实施例3中测试组的测试结果图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1