[发明专利]一种乙酸乙酯气体传感器及其制备方法

说明书

一种以PrFeO₃修饰的核壳八面体结构Fe₂O₃纳米颗粒为敏感层的乙酸乙酯气体传感器及其制备方法，属于气体传感器技术领域。由带有Pd金属叉指电极的Al₂O₃衬底、在Pd金属叉指电极和Al₂O₃衬底上采用涂覆技术制备的PrFeO₃修饰的核壳八面体结构Fe₂O₃纳米颗粒敏感层组成；纳米颗粒的粒径为500nm～700nm，大量PrFeO₃纳米粒子生长在核壳八面体结构Fe₂O₃的表面上；该方法简单易行、工序少、成本低廉、对设备要求低，制备的乙酸乙酯气体传感器气敏响应快，适于大批量生产，具有重要的应用价值。

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PrFeO₃修饰的核壳八面体结构Fe₂O₃纳米颗粒为敏感层的乙酸乙酯气体传感器及其制备方法。

背景技术

随着工业化和现代化进程的快速发展，在物质财富极大丰富的同时，生产安全和环境问题也日益凸显。愈来愈多的有毒有害气体被排放到空气当中，例如煤炭燃烧、汽车尾气中的一氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等，建筑材料中释放的有机易挥发性有毒气体苯、甲醛、二甲苯等。这些易燃易爆、有毒有害气体一旦产生或泄露，不仅对环境造成严重的污染，还对人们的健康和生命造成威胁。因此，出于对环境保护和人身安全的考虑，研究并开发出一些响应度高、检测速度快的气体传感器就显得十分必要。

乙酸乙酯通常被用作工业溶剂、粘合剂以及香料原料，是一种无色有甜味的易燃易爆有毒气体，易与空气形成爆炸性混合物。当乙酸乙酯泄漏到空气中并达到一定浓度时，遇明火就会发生爆炸，从而威胁人们生命财产安全。如果乙酸乙酯在发生泄漏的初期、浓度低于爆炸上限时能够被探测到并发出警报，就可以有效地避免爆炸的发生，保护人们的生命和财产安全。因此，开发响应度高、检测下限低、响应速度快的乙酸乙酯气体传感器具有重要意义。

气体传感器利用敏感材料直接吸附检测气体，使得材料的电学性质等发生变化，经过外围电路检测敏感元件的输出信号变化而检测气体浓度。

用于气体传感的材料有很多，目前主要应用氧化物半导体敏感材料。不同形貌的氧化物半导体敏感材料对气敏性能有着很大的影响，因此往往通过合成不同形貌的敏感材料来改善气敏性能。除此之外，敏感材料的结构也对气敏性能有影响。在这之中，异质结构被广泛研究并应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种以PrFeO₃修饰的核壳八面体结构Fe₂O₃纳米颗粒为敏感层的乙酸乙酯气体传感器及其制备方法。该方法简单易行、工序少、成本低廉、对设备要求低，制备的乙酸乙酯气体传感器气敏响应快，适于大批量生产，具有重要的应用价值。

本发明所述的是一种以PrFeO₃修饰的核壳八面体结构Fe₂O₃纳米颗粒为敏感层的乙酸乙酯气体传感器，从下至上依次由带有Pd金属叉指电极的Al₂O₃衬底、在Pd金属叉指电极和Al₂O₃衬底上采用涂覆技术制备的敏感层组成；其特征在于：以PrFeO₃修饰的核壳八面体结构Fe₂O₃纳米颗粒为敏感层，纳米颗粒的粒径为500nm～700nm，大量PrFeO₃纳米粒子生长在核壳八面体结构Fe₂O₃的表面上；Pd金属叉指电极的宽度和间距均为0.15～0.20mm，厚度为100～150nm；且PrFeO₃修饰的核壳八面体结构Fe₂O₃纳米颗粒敏感层由如下步骤制备得到，