[发明专利]工作于室温的金属氧化物基乙醇气敏传感器制备方法

说明书

本发明公开一种工作于室温的金属氧化物基乙醇气敏传感器制备方法，主要步骤包括：首先制备3D花状ZnSnO₃前驱体ZnSn(OH)₆，并在40℃下烘干；依次称取ZnSn(OH)₆和nano‑TiO₂，加入去离子水，先磁力搅拌、然后超声分散使二者均匀混合，最后在40℃下再磁力搅拌，使水挥发浓缩处理成糊状物；然后采用甩胶法在叉指电极上涂覆上述糊状物，使其成膜，然后在40℃条件下烘干；最后将上述涂膜电极在高温中热处理，前驱体ZnSn(OH)₆在高温下脱水形成ZnSnO₃，在脱水过程中并与nano‑TiO₂键合形成化学吸附，形成nano‑TiO₂/ZnSnO₃复合物。

技术领域

本发明属于半导体气敏传感器领域，特别涉及一种能在室温下工作且气敏性能优良的金属氧化物基乙醇气敏传感器制备方法。

背景技术

人类生活的环境与周围空气息息相关，一些危险气体(如煤气、天然气、液化气等)在给人们生活带来极大便利的同时，其安全性也不容忽视，危险气体引发的爆炸、火灾、中毒等事故警醒着人们对危险气体的有效监控与防范的重要性。气敏传感器便可以帮助人们来监测环境中的特定危险气体，预防危险事故的发生；而金属氧化物半导体气敏传感器因气敏材料较易制备、环保等优点受到国内外的广泛关注与研究。

偏锡酸锌(ZnSnO₃)是一种具有钙钛矿结构的三元复合金属氧化物半导体，兼具ZnO和SnO₂两种材料的优点，表现出优异的气敏性能和热稳定性。但与二元金属氧化物半导体(如WO₃、ZnO、SnO₂)材料一样，ZnSnO₃气敏传感器须工作在200℃以上才能实现良好的气敏性能，这严重限制了它在易燃、易爆等危险气体中的应用。针对这一问题，本发明在ZnSnO₃中引入紫外光敏材料nano-TiO₂，并在紫外光作用下，通过改变所制备传感器的气敏机理，研制出一种能在室温下工作的乙醇传感器。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种工作于室温的金属氧化物基乙醇气敏传感器制备方法，降低ZnSnO₃气敏传感器的工作温度。

本发明为解决背景技术中提出的技术问题，采用的技术方案是：工作于室温的金属氧化物基乙醇气敏传感器制备方法，包括如下步骤：

1)制备3D花状ZnSnO₃前驱体ZnSn(OH)₆，并在40℃下烘干；

2)依次称取ZnSn(OH)₆和nano-TiO₂，加入去离子水，先磁力搅拌、然后超声分散使二者均匀混合，最后在40℃下再磁力搅拌，使水挥发浓缩处理成糊状物；

3)采用甩胶法在叉指电极上涂覆上述糊状物，使其成膜，然后在40℃条件下烘干；

4)将上述涂膜电极在高温中热处理，前驱体ZnSn(OH)₆在高温下脱水形成ZnSnO₃，在脱水过程中并与nano-TiO₂键合形成化学吸附，形成nano-TiO₂/ZnSnO₃复合物。

本发明所述步骤2)中nano-TiO₂与ZnSn(OH)₆粉末质量比m₂/m₁为20％。

有益效果：