[发明专利]以Sn掺杂核壳结构的Co3O4为敏感电极材料的乙醇传感器、制备方法及其应用

说明书

一种以Sn掺杂的核壳结构的Co3O4为敏感电极材料的乙醇传感器、制备方法及其在室内环境中检测乙醇蒸汽方面的应用，属于气体传感器技术领域。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Al2O3陶瓷管衬底、涂覆在Al2O3陶瓷管外表面和金电极上的Sn掺杂核壳结构的Co3O4纳米敏感材料、置于Al2O3陶瓷管内的镍镉加热线圈组成。Sn的加入，抑制了Co3O4晶粒的生长，增加了敏感材料的比表面积，从而提高传感器的灵敏度。同时，Sn掺杂的Co3O4疏松多孔的核壳结构使得我们制作的乙醇传感器有很快的响应恢复时间。

技术领域

本发明属于气体传感器技术领域，具体涉及一种以Sn掺杂核壳结构的Co3O4为敏感电极材料的乙醇传感器、制备方法及其应用，其主要用于室内环境中检测乙醇蒸汽方面的应用。

背景技术

工业化迅猛发展的今天，空气质量问题受到了国内与国际社会空前的关注，部分家庭与公共场所已开始使用空气净化与监测设备，而无论是从源头上治理空气污染又或是改善空气质量，气体传感器在其中都扮演着必不可少的角色。其中半导体式气体传感器因成本低、灵活性高、使用简单而具有极大的发展潜力。

事实上，围绕着提高乙醇传感器灵敏度的研究一直在不断地深化。尤其是纳米科学技术的发展为改善传感器性能提供了很好的契机。研究表明，气敏材料的识别功能、转换功能和敏感体利用率决定着氧化物半导体传感器的敏感程度。人们发现通过异质掺杂剂掺杂的半导体氧化物复合材料能够显著地改善传感器的灵敏度。这主要是因为掺杂异质金属离子可以提高传感材料的载流子迁移率。从而提升了其“转换功能”，其次，有些异质金属掺杂剂可以作为催化剂使发生在半导体氧化物表面相应的氧化还原反应得到催化，可以提高传感器的选择性，改善了传感材料的“识别功能”。基于这点，开展异质金属掺杂的氧化物半导体的设计和制备，对于扩大气体传感器的应用具有十分重要的科学意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于水热法制备的Sn掺杂核壳结构的Co3O4为敏感电极材料的乙醇传感器、制备方法及其在室内环境中检测乙醇蒸汽方面的应用。本发明通过对半导体材料进行掺杂，改善敏感材料的气敏特性，增加传感器的灵敏度，促进此种传感器在气体检测领域的实用化。

本发明所得到的传感器除了具有较高的灵敏度外，并具有迅速的响应时间，良好的重复性和响应恢复特性。该传感器的检测下限为1ppm，可用于室内环境中乙醇蒸汽含量的检测。

如图1所示，本发明所述Sn掺杂核壳结构的Co3O4为敏感电极材料的乙醇传感器为管式结构，它是由外表面带有两条平行、环状且彼此分立的金电极的Al2O3陶瓷管衬底、涂覆在Al2O3陶瓷管外表面和金电极上的纳米敏感材料、置于Al2O3陶瓷管内的镍镉加热线圈组成；其特征在于：纳米敏感材料为Sn掺杂Co3O4材料，且其由如下步骤制备得到，