[发明专利]一种用于甲醛检测的气敏元件及其制造方法

说明书

本发明涉及一种气敏元件及其制备方法，所述气敏元件用表面由氧化石墨烯修饰的In₂O₃/Au/MnO₂复合金属氧化物气敏材料制备得到，其制备方法首先形成In(OH)₃胶体，如何加入氯金酸、二茂锰和硼氢化钠等进行反应，然后在惰性气体保护下煅烧得到In₂O₃/Au/MnO₂复合金属氧化物颗粒，再在该复合金属氧化物颗粒表面上附着氧化石墨烯，将经过氧化石墨烯修饰的颗粒制成浆料，涂覆在基底上，煅烧、老化后得到最终的气敏元件。根据本发明的气敏元件制备方法工艺简单，反应条件温和，适合大规模工业化生产。所述气敏元件通过在In₂O₃中同时掺杂Au和MnO₂，并同时在表面附着氧化石墨烯材料有效地提高了该气敏材料对易燃气体，特别是甲醛的检测灵敏度，并且响应速度更快。

技术领域

本发明涉及一种气敏元件及其制造方法，具体而言，涉及一种用于甲醛检测的气敏元件及其制造方法，所述气敏元件由表面由氧化石墨烯修饰的In₂O₃/Au/MnO₂复合金属氧化物气敏材料制备得到。所述气敏材料对多种易燃气体，特别是甲醛气体具有优异的气敏性能。

背景技术

气体传感器是传感器技术的一个重要的分支。气体传感器的核心气敏元件的基体材料主要是无机金属氧化物半导体材料如SnO₂、Fe₂O₃、WO₃、In₂O₃等。这些气敏材料在对于易燃易爆、有毒有害气体的检测方面发挥着很重要的作用。

以往的研究中，对于SnO₂、Fe₂O₃、WO₃等金属氧化物半导体材料在气敏方面的研究比较多，但是这些传统的气敏材料存在着选择性不好的缺点。因此，开发一种新材料有着重要的意义。而In₂O₃作为一种新型的气敏材料，对于它的研究在1993年之后才开始活跃。我国最早的相关方面的研究则出现于1995年。目前，国内这方面的研究深度还远远不及国外。开发In₂O₃气敏材料的新功能，对于提升气体传感器的应用价值很有意义。

纯In₂O₃气敏材料虽然在对乙醇、氨气等气体的气敏方面展现了很好的性能，但是气敏性能仍然有待进一步提高。而复合与修饰是常用的改善材料性能的方法。而石墨烯作为一种单碳原子层的新型碳纳米材料，它具有超大比表面积和高电子迁移率，当遇到气体分子时会吸附气体分子，而被吸附的气体分子作为受主或施主接受或提供电子，从而使自身的电导率发生改变。特殊的性质使的其在气敏材料应用领域有着很大的前景。同时，采用Au对材料进行表面修饰，对还原性气体的氧化有着催化作用，降低反应温度，可以极好的改善材料的性质。

发明内容

针对现有技术的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种气敏元件，所述气敏元件用表面由氧化石墨烯修饰的In₂O₃/Au/MnO₂复合金属氧化物气敏材料制备得到。

根据本发明的另一个方面，提供了所述气敏元件的制备方法，所述方法包括以下步骤：

1)将铟盐加入反应器中，加入去离子水，铟盐的浓度控制为0.05至0.5mol/L的范围内，温度控制在室温至35℃下进行恒温搅拌，并同时通入氨气，调节PH至10左右反应3至5小时得到In(OH)₃胶体后，停止通入氨气，然后用蒸馏水对制得的胶体溶液进行洗涤。

2)向沉淀中加入浓度0.01至0.2mol/L氯金酸溶液混合，常温搅拌，使其分散均匀，然后再用氨水调节PH至10左右，形成胶体溶液。