[发明专利]用于Hg(0)传感器的敏感材料SnS-SnO2

说明书

一种用于Hg(0)传感器的敏感材料SnS‑SnO2，属于半导体传感器技术领域。本发明的目的是以硫化物半导体为模板的SnS‑SnO2电阻型传感器用于检测Hg(0)的用于Hg(0)传感器的敏感材料SnS‑SnO2。本发明制备方法是：称取氯化亚锡，在搅拌条件下溶于去离子水中；然后分别将氢氧化钠、硫脲、氟化铵、P123,依次在搅拌条件下至完全溶解在去离子水溶液中；完全溶解后搅拌10 min,然后移入反应釜中，水热160℃，保持12h；将反应釜在高压状态下自然冷却至室温，然后将黑色产物分别用去离子水和乙醇离心洗涤3次；将洗涤后收集的黑色产物在真空干燥箱中干燥24h，真空干燥箱温度设为60℃。本发明对Hg(0)有良好的气敏性能。最终能对Hg(0)的含量进行检测。

技术领域

本发明属于半导体传感器技术领域。

背景技术

汞作为剧毒金属物质之一，对生物和环境造成严重危害。由于它具有迁移性、生物累积性和持久性，使得高级生物比低级生物更易累积，对高级生物造成的伤害更加明显。其中人为排放量中比例占较大的为燃煤排放，因此联合国在2010年制定燃煤排放的相关措施。目前采用的检测方法主要基于冷原子吸收光谱法，冷原子荧光光谱法原理。基于此原理的设备比较复杂且人工误差大等缺点，无法快速有效的检测气态元素汞含量。

近些年由于半导体材料的兴起，由半导体制作的传感器具有良好的灵敏度，选择性，响应恢复时间短，稳定性好等特点。因此开发一款远程快速实时监测的汞传感器已成为汞检测的趋势。目前基于汞齐相互作用，研究开发了以金材料为模板的传感器。如开发了金薄膜电阻型传感器，金材料声表面传感器，金纳米棒光纤渐逝波传感器，金材料的波长检测型表面等离子体共振传感器，金纳米颗粒复合碳纳米管电阻型传感器。金传感器响应恢复时间过长，检测范围窄，稳定性差等特点。

发明内容

本发明的目的是以硫化物半导体为模板的SnS-SnO₂电阻型传感器用于检测Hg(0)的用于Hg(0)传感器的敏感材料SnS-SnO₂。

本发明制备方法是：

准确称取2mmol氯化亚锡，在搅拌条件下溶于50mL去离子水中；然后分别将25mmol氢氧化钠、4mmol硫脲、2mmol氟化铵、0.0787g P123,依次在搅拌条件下至完全溶解在去离子水溶液中；完全溶解后搅拌10min,然后移入100mL反应釜中，水热160℃，保持 12h；将反应釜在高压状态下自然冷却至室温，然后将黑色产物分别用去离子水和乙醇离心洗涤3次；将洗涤后收集的黑色产物在真空干燥箱中干燥24h，真空干燥箱温度设为60℃。

本发明采用敏感材料SnS-SnO₂制做Hg(0)传感器的方法是：

①以Al₂O₃陶瓷管为衬底，陶瓷管两段各有一个圆环状的金电极，每个金电极均有两根铂丝做引线；

②将一制得的SnS-SnO₂纳米材料用玛瑙研钵研细，滴入几滴去离子水调成糊状,然后用细毛刷涂抹在陶瓷管的外表面,涂层厚度尽量均匀,除引线外，陶瓷管的外表面及环状金电极完全被SnS-SnO₂纳米线的材料覆盖；

③陶瓷管自然或在红外灯下阴干，把镍铬合金加热丝从陶瓷管内部穿入,最后将引脚焊接在器件管座上，得到Hg(0)气体传感器。

本发明所述的SnS-SnO₂纳米材料，由均一的纳米片和纳米颗粒组成并且纳米颗粒均匀的镶嵌在纳米片上。由于纳米颗粒和纳米片形成了异质结，因而使得气敏半导体气敏性能增加。从而对Hg(0)有良好的气敏性能。最终能对Hg(0)的含量进行检测。

附图说明

图1是(a)SEM高倍下的照片(b)SEM低倍下的照片(c)能谱谱图(d)材料的XRD谱图；

图2是(a)传感器件示意图，(b)传感器实际图像；