[发明专利]一种硫离子修饰的SnO2

说明书

本发明提供一种硫离子表面修饰SnO₂制备低温SO₂敏感材料的合成方法，本发明首先以溶胶‑凝胶法制备了SnO2纳米颗粒。所制备的SnO₂纳米颗粒具有很小的粒径(10～20nm)以及较好的分散性。之后在本专利中对所制备的纳米SnO₂进行了表面修饰。采用水热法在SnO₂纳米颗粒表面进行硫离子掺杂，制备了硫离子表面修饰的SnO₂基敏感材料。能够实现对SO₂的低温检测，最佳检测温度由纯SnO₂的280℃降低到了180℃。并且提高了对SO₂气体的响应值，表现出较好的稳定性及响应‑恢复特性。

技术领域

本发明属于金属氧化物半导体基气体传感器与环境监测技术领域，具体涉及一种硫离子修饰的SnO₂基低温SO₂敏感材料和传感器及其制备方法。

背景技术

伴随着世界现代工业化进程的推进，环境污染越发严重是人们不得不面对的问题。在化工、煤炭、石油、天然气等领域的生产过程中，一氧化碳、硫化氢、二氧化硫等易燃、易爆、有毒气体的泄漏会对环境和安全生产造成极大影响。日常生活中发生的火灾、中毒等也都和这些气体的泄露有着直接的关系。对于如何减少这些气体造成的危害，除了要控制减少气体的排放外，还应该对这些气体进行准确和快速的监测。所以气体传感器在这方面有着广阔的应用前景。

SnO₂是一种重要的半导体功能材料，对二氧化锡的研究主要是探索其气敏性能、催化性能相关方面的应用。纳米SnO₂材料对很多种气体都会表现出气敏特性，当纳米二氧化锡暴漏在不同气体中时，其电阻值会发生不同的变化。例如在SO₂等还原性气体中，二氧化锡的电阻减小。一般认为，纳米二氧化锡材料的气敏性能与其氧空位的多少有关，氧空位越多，气敏性能越好。当然气敏性能还与工作温度、材料粒度、掺杂物的种类与浓度以及气敏元件的制造工艺等有关。

虽然纯纳米二氧化锡对SO₂气体即表现出一定的响应，但其响应值较低，且最佳响应温度较高，不利于敏感元件在实际生活中的应用。对SnO₂纳米材料进行掺杂能够明显改善其敏感性能。在之前的文献中，人们主要研究了SnO₂的阳离子掺杂，包括贵金属掺杂(铂、钯、金以及银等)以及半导体金属氧化物掺杂(例如，氧化锌、氧化锰、二氧化铈及四氧化三钴等)。但对SnO₂纳米材料进行阴离子掺杂的研究较少。在目前很少的一些文献中是采用先制备二硫化锡，再将二硫化锡部分氧化为SnO₂的方法，制备二硫化锡掺杂的SnO₂基敏感材料。但此方法存在的二硫化锡的形貌及粒径不能很好的控制等问题。

发明内容

基于以上背景及存在的问题，本发明首先制备了纳米SnO₂材料，所制备的SnO₂具有很小的粒径及良好的分散性。并在此基础上提出用水热法对SnO₂进行了硫离子表面修饰，所制备的硫离子修饰的SO₂基敏感材料能够实现对SO₂气体的低温检测，且其响应值相对于纯SnO₂对SO₂的响应值高。

为了对有毒气体SO₂进行更加准确、快速的检测，本专利研究制备了纳米SnO₂气敏材料，并在此基础上进行了硫离子修饰制备了低温SO₂敏感材料。在将其用于SO₂检测时表现出高的响应值、良好的选择性、稳定性及响应-恢复特性。

本发明采用的技术方案如下：