[发明专利]基于Pd掺杂SnO2纳米敏感材料的H2S和NO2传感器、制备方法及其应用

说明书

一种基于Pd掺杂SnO₂纳米敏感材料的H₂S和NO₂传感器、制备方法及其应用，属于气体传感器技术领域。传感器由外表面的两条平行、环状且彼此分立的金电极的Al₂O₃陶瓷管衬底、涂覆在Al₂O₃陶瓷管外表面和金电极上的Pd掺杂SnO₂纳米敏感材料和置于Al₂O₃陶瓷管内的镍铬合金加热线圈组成。Pd离子的掺入，可以实现在两个不同的温度段分别对H₂S和NO₂具有较高的响应，提高了传感器的选择性，并且具有快速的响应恢复速度和良好的重复性。鉴于对H₂S和NO₂具有出色的传感性能，该工作为通过温度调节检测两种气体提供了一种新颖可行的策略。

技术领域

本发明属于半导体氧化物气体传感器技术领域，具体涉及一种基于简易的水热合成的Pd掺杂SnO₂纳米敏感材料的H₂S和NO₂传感器、制备方法及其在大气环境中检测H₂S和NO₂气体方面的应用。

背景技术

H₂S具有毒性和易燃性，即使在1ppm时仍具有明显的臭鸡蛋味。它可以让人头晕目眩，恶心甚至死亡。可接受的H₂S环境水平(由美国有毒空气污染物科学顾问委员会推荐)的范围为20～100ppb。

NO₂是主要的空气污染物之一。它不仅会带来酸雨和光化学烟雾，还会对人体呼吸道产生危害。它的短期吸入可能会让人感到咽部不适和咳嗽。接触它的数小时会引起更多症状，如胸闷、呼吸窘迫和咳嗽等。美国环境署宣布，低浓度的NO₂(53ppb)可能会增加儿童急性呼吸系统疾病的发病率。因此对于H₂S和NO₂的检测具有十分重要的意义。

在目前的检测方法中，基于金属氧化物半导体的气体传感器由于灵敏度高，化学稳定性高，成本低等优点，是目前应用最广泛的气体传感器之一。研究表明，气敏材料的识别功能、转换功能和敏感体利用率决定着氧化物半导体传感器的敏感程度。而掺杂贵金属可以作为催化剂使发生在半导体氧化物表面相应的氧化还原反应得到催化，可以提高传感器的选择性，改善了传感材料的“识别功能”，而且掺杂金属离子会占据原有离子的位置，从而影响晶体生长，进而影响载流子浓度。因此，开展贵金属掺杂的氧化物半导体的设计和制备，对于扩大气体传感器的应用具有十分重要的科学意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于Pd掺杂SnO₂纳米敏感材料的H₂S和NO₂传感器、制备方法及其在大气环境中检测H₂S和NO₂气体方面的应用。

本发明采用温度调节的方法，在两个不同的温度范围下敏感材料对H₂S和NO₂有不同的识别能力，从而改善传感器对检测气体的选择性，促使此传感器在气体检测领域实现实用化。