[发明专利]一种三维多孔In2O3纳米立方面包气敏材料的制备方法

说明书

本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种三维多孔In₂O₃纳米立方面包气敏材料及其制备方法。其解决了目前In₂O₃作为气敏材料因热诱导生长导致的颗粒聚集和晶粒长大，以及传统的敏感膜转移工艺带来的薄膜脱落，导致气敏特性衰退的问题。本发明采用的制备方法为（1）Ag叉指电极片的清洗；（2）生长种子层；（3）生长In₂O₃。

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种三维多孔In₂O₃纳米立方面包气敏材料及其制备方法。

背景技术

In₂O₃薄膜相较于其他的氧化物半导体具有更高的电子迁移率和载流子浓度，其电子迁移率高达75cm²/Vs。因此，In₂O₃是最近新兴的一种气体敏感材料。In₂O₃的气敏机制是由于目标气体吸附而引起的电导率的变化，表面气体的解吸，使得传感器恢复至初始电阻。因此，气体传感器的性能很大程度上取决于In₂O₃的微观形貌、比表面积、孔隙率等因素。研究者已经成功合成微球状，纳米片状，珊瑚状，刚玉状，纳米花状和纳米纤维等不同形貌的In₂O₃气敏材料。但是，由于金属氧化物颗粒存在热诱导生长导致颗粒聚集和晶粒长大, 从而缺乏长期稳定性；同时,传统的气敏膜的转移制备工艺使得界面处存在较大的接触电阻,甚至易出现敏感材料从基底剥落从而导致器件失效问题。因此，设计一种种子层-生长液工艺，让敏感材料像种子一样扎根生长在衬底表面，以解决敏感材料与电极间的接触问题；制备一种具有微观三维结构的高比表面积多孔In₂O₃材料以解决颗粒团聚和晶粒长大问题。

在电极表面生长具有微观三维结构的In₂O₃纳米面包气敏材料，既能赋予气敏材料超高的比表面积，又可实现气敏材料与电极之间的高度结合，进而提高其气敏特性。目前用于制备In₂O₃纳米材料的方法主要有水热法，溶剂热，热蒸发，静电纺丝法，溶胶-凝胶法等。其中水热法具有操作简单安全，生产过程绿色环保的特点，使得水热法称为制备金属氧化物纳米材料最简单有效的方法，但是这种方法的缺点是制备的材料大多为粉末，这些粉末需要经过制备浆料、涂刷、烧结等工艺转移到衬底表面，繁琐的工艺导致薄膜厚度不均匀，在烧结过程中易出现裂纹甚至脱落现象，导致气敏特性衰退。

发明内容

本发明为了解决目前In₂O₃作为气敏材料因热诱导生长导致的颗粒聚集和晶粒长大，以及传统的敏感膜转移工艺带来的薄膜脱落，导致气敏特性衰退的问题，本发明提供了一种三维多孔In₂O₃纳米立方面包气敏材料及其制备方法。

为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种三维多孔In2O3纳米立方面包气敏材料的制备方法，其特征在于：所述的制备方法的步骤为：

1）Ag叉指电极片的清洗：将电极片分别置于丙酮和酒精中超声处理15min，再通过去离子水超声清洗30min；

2）生长种子层：称取0.1-0.3g In(NO₃)₃加入到5ml的无水乙醇中，超声搅拌30min，得到种子层溶液，将种子层溶液利用喷枪均匀的喷涂到清洗过的电极片上60℃烘干，最后将电极片置于马弗炉中500-700℃煅烧90min；