[发明专利]四氧化三钴氧化物半导体二甲苯传感器及其制备方法与应用

说明书

本发明属于气体传感器领域，具体涉及一种四氧化三钴氧化物半导体二甲苯传感器及其制备方法与应用。本发明提供的Co₃O₄氧化物半导体二甲苯传感器包括：外表面套设有两个平行且彼此分隔的环形Au电极的Al₂O₃陶瓷管，连接在每个所述环形Au电极上的铂丝，涂覆在所述Al₂O₃陶瓷管外表面和环形Au电极上的半导体氧化物敏感材料，和置于所述Al₂O₃陶瓷管内的镍镉合金线圈，所述半导体氧化物敏感材料为叶片状的Co₃O₄。本发明以叶片状的Co₃O₄作为传感器的敏感材料，用该敏感材料制得的气体传感器对二甲苯表现出高灵敏度(19.7)以及低检测下限(10ppm)，使得在检测环境中二甲苯污染物方面有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于气体传感器领域，具体涉及一种四氧化三钴氧化物半导体二甲苯传感器及其制备方法与应用。

背景技术

二甲苯(C₈H₁₀)是一种无色透明液体，易挥发且具有刺激性气味、易燃，易溶于有机溶剂，沸点为137～140℃，属于低毒类化学物质，是工业生产中必不可少的化学物质。二甲苯广泛应用于涂料、树脂、染料、油墨等行业做溶剂；也可用于医药、农药等行业作合成单体或溶剂；还可作为汽油组分，是有机化工中的重要原料。

二甲苯对眼及上呼吸道有刺激作用，高浓度时对中枢系统有麻醉作用，皮肤接触常发生皮肤干燥、皲裂、皮炎。在工业方面，二甲苯气体的泄露极易引起爆炸，并造成不必要的损失。因此，对二甲苯气体的检测变得尤为重要。

半导体气体传感器是一种广泛应用于气体检测的元器件，在实际使用中，气体会通过物理吸附或化学吸附等不同方式与气体传感器上的半导体材料发生作用，使得半导体材料内部载流子的浓度、迁移率和材料的电导率发生改变，从而引起材料阻值的变化，并通过对相关信号(电压、电流、阻值)的采集与转化，已达到检测气体的目的。

近年来，围绕着用于检测二甲苯气体的半导体气体传感器，国内外已经开展了广泛的研究，但目前已开发出的半导体气体传感器在检测石油加工和日常生活环境中二甲苯浓度方面的使用效果还有待进一步提高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种四氧化三钴氧化物半导体二甲苯传感器及其制备方法与应用，本发明提供的二甲苯传感器具有高灵敏度、低检测下限的优异性能，促进了此种传感器在石油加工和日常生活环境中二甲苯浓度检测的实用化。

本发明提供的二甲苯传感器除了具有高灵敏度、低检测下限外，并具有良好的重复性和长期稳定性。该传感器的检测下限为10ppm，因此可用于石油加工和日常生活环境中二甲苯含量的检测。