[发明专利]一种对乙醇高灵敏度、快速响应的镧掺杂氧化镓-氧化镉复合材料

说明书

本发明公开一种对乙醇高灵敏度、快速响应的镧掺杂氧化镓‑氧化镉复合材料，属于气敏材料技术领域。该复合材料主体组成为氧化镓和氧化镉纳米粉体，并含有少量的氧化镧。该复合材料是通过水热和热处理方法制备。以该材料作为气敏材料制成的旁热式气敏元件，在工作温度为150℃时，元件对1000ppm乙醇的灵敏度达到150‑170，对乙醇检测限低至0.1ppm，并且对0.1‑1000ppm乙醇气体的响应和恢复时间不超过7.0s；该元件在工作温度150℃时，对1000ppm的丙酮、三甲胺、乙醛、氨气、苯、甲苯的灵敏度均低于5.0；即本发明镧掺杂的氧化镓‑氧化镉气敏材料对乙醇气体具有高灵敏度和快速响应特性。

技术领域

本发明属于气敏材料技术领域，具体涉及一种对乙醇气体具有高灵敏度和快速响应的镧掺杂氧化镓-氧化镉纳米复合材料气敏材料。

背景技术

乙醇作为一种使用极其广泛的化学物质而被广泛的应用在有机合成、食品加工、医疗行业、化工产业、国防工业等领域，并且由于环境污染和能源短缺的日益严重，生物质乙醇燃料也越来越成为人们所青睐的清洁能源。大规模的乙醇的使用虽然给人们的生活带来了便利，但同时也需要一个更加可靠和安全的检测手段来监控乙醇的排放和生产中的泄露。暴露在较高浓度乙醇的环境中会出现头痛、疲劳和嗜睡等症状，甚至会对神经造成伤害引起痴呆。同时乙醇也是人和生物呼吸代谢产物之一，呼出气体中乙醇浓度过高可能是与由病原体所引起的肝病有关；由于微生物呼吸作用的存在，乳制品和瓜果蔬菜等都会产生不同浓度的乙醇，这可也作为检测其新鲜程度的依据。由于人体在不额外摄入酒精的情况下，所呼出的气体中乙醇的浓度仅为ppb级别。目前测定空气中乙醇浓度的方法主要采用分光光度法，电化学法和离子色谱法等，这些方法需要较昂贵的仪器设备，采样分析需要耗费较长时间，所以研发高灵敏度、快速响应和低检测限度的乙醇气体传感器具有十分重要的意义。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于检测空气中乙醇气体的高灵敏度和快速响应的气体敏感材料，该材料可以完全消除丙酮、三甲胺、乙醛、氨气、苯、甲苯等气体对检测乙醇气体的干扰，提供一种快速检测空气中乙醇气体的途径。

本发明是通过以下技术方案予以实现的。

本发明提供了一种对乙醇气体具有高灵敏度和快速响应的镧掺杂氧化镓-氧化镉纳米复合材料，该材料主体组成为氧化镓-氧化镉纳米颗粒，并含有少量的氧化镧。该复合材料通过水热和热处理的方法制备。

本发明中氧化镓-氧化镉纳米复合材料的制备方法及过程是：将1×10^-3mol的Cd(NO₃)₂·4H₂O，2×10^-3mol的Ga(NO₃)₃·9H₂O和1～10×10^-5mol的La(NO₃)₃·6H₂O溶解在一定量的去离子水中，用2mol/L的NaOH调节溶液的pH为7.00-11.00；将所得到的混合物转移到100mL反应釜中，在180℃反应24h。将反应后的产物抽滤，并用去离子水和无水乙醇洗涤。把洗涤后的产物放在80℃的烘箱中干燥12h后，再放入马弗炉中以1-3℃/min的速率在500-900℃下煅烧2-4h，最终得到镧掺杂的氧化镓-氧化镉纳米复合材料。

作为一种优化，所述步骤(1)中：调节溶液的pH值至8.0；所述步骤(2)中：煅烧温度为600℃，煅烧时间为3h。