[发明专利]一种氢气敏感材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种氢气敏感材料及其制备方法和应用，所述材料为表面以Au修饰的高结晶度的SnO₂规则十二面体，所述SnO₂的直径为180‑250nm，所述SnO₂的工作温度在200‑260℃。其制备方法包括：于无水乙醇和去离子水的混合溶剂中依次添加氯化锡、PVP和HCl溶液后搅拌得前驱体溶液；将所述前驱体溶液超声分散后置于反应釜中反应后冷却至室温，得到中间产物；离心清洗所述中间产物后，干燥得SnO₂粉末；均匀分散所述SnO₂粉末后加入氯金酸和氨水，水浴加热后依次经离心清洗、烘干干燥和煅烧，得到Au修饰的SnO₂规则十二面体。本发明提供的氢气敏感材料制备的电力设备在线监测系统的氢气气敏传感器，大大提高了氢气气敏传感器的灵敏度、稳定性和工作效率。

技术领域

本发明涉及一种气敏元件，具体涉及一种氢气敏感材料及其制备方法和应用。

背景技术

一些大型城市、沿海地区和离岸岛屿的用电负荷不断增涨，电网供电可靠性要求不断提高，给电力设备状态的检修工作提出了更高的要求。作为电力设备状态检修工作基础的状态检测，是通过对各类状态检测数据的综合分析获知的，准确掌握设备实际运行状态，制定科学合理的设备检修策略，是状态检修工作的前提。

电力系统中，高温高电压等因素激励引发的化学反应常伴有氢气产生，产生的氢气是发生故障的标志性气体，一般用电器设备检测，其中检查的重要指标是氢气的浓度。

目前一般用氢气气敏传感器检测氢气的浓度，其原理是通过化学吸附检测氢气含量，氢气敏感材料在吸附氢气后电学性能会发生改变，从而导致相应电路敏感元件输出的信号发生变化，根据这一变化计算出氢气的浓度。

但现有的氢气气敏传感器，其灵敏度和稳定性低，无法满足电力设备对氢气检测的需求，作为氢气气敏传感器的重要构成的现有氢气敏感材料，其响应恢复速度慢、制备方法繁琐和制备成本高昂。

因此，需要提供一种响应恢复速度快、制备方法简单且制备成本低的氢气敏感材料，制备稳定性好、灵敏度高和成本低的氢气气敏传感器。

发明内容

为了满足现有技术的需要，本发明提供一种氢气敏感材料及其制备方法，所述材料的响应恢复速度快、制备方法简单且制备成本低，将其作为电力设备在线监测系统的氢气气敏传感器的应用，大大提高了氢气气敏传感器的灵敏度、稳定性和工作效率。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种氢气敏感材料，所述材料为高结晶度的SnO₂，所述SnO₂为表面以Au修饰的规则十二面体，所述SnO₂的直径为180-250nm，所述SnO₂的工作温度控制在200-260℃。

一种所述的氢气敏感材料的制备方法，包括如下步骤：

1)配置前驱体溶液：

于无水乙醇和去离子水的混合溶剂中依次添加氯化锡、PVP和HCl溶液后搅拌15-30min获得前驱体溶液；

2)制备SnO₂粉末：

2-1将所述前驱体溶液超声分散后置于反应釜中反应后冷却至室温，得到中间产物；

2-2离心清洗所述中间产物后于60-80℃干燥20-30h，得到SnO₂粉末；

3)获取Au修饰的SnO₂规则十二面体：

于15-22mL去离子水中均匀分散所述SnO₂粉末后加入氯金酸和氨水，水浴加热2-5h 后依次经离心清洗、烘干干燥和煅烧，得到Au修饰的SnO₂规则十二面体。