[发明专利]一种甲醛传感器气敏材料及其传感器和制备方法、应用

权利要求书

1.一种甲醛气体传感器气敏材料，其特征在于，由Sn₃O₄和rGO组成，其中，所述Sn₃O₄纳米片堆叠在一起组成三维的花状结构，所述rGO位于Sn₃O₄纳米片上形成具有Sn₃O₄-rGO异质结的气敏材料，且该异质结为p-n结。

2.如权利要求1所述的甲醛气体传感器气敏材料，其特征在于，所述Sn₃O₄纳米片的厚度在10-20nm之间，直径在1-3μm之间。

3.一种甲醛气体传感器气敏材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将氯化亚锡、柠檬酸盐溶于水中搅拌至充分溶解，然后加入氧化石墨烯分散液并搅拌形成均匀的混合溶液；将氢氧化钠溶液加入到上述混合溶液中搅拌，得前驱体溶液；

(2)将步骤(1)中的前驱体溶液进行水热反应，结束后将产物离心，得到的固体产物即为由Sn₃O₄和rGO形成的异质结构气敏材料。

4.如权利要求3所述的甲醛气体传感器气敏材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氯化亚锡、柠檬酸盐(优选为柠檬酸钠)、氢氧化钠、氧化石墨烯的添加比例依次序为1mmol:(2-3)mmol：(2-4)mmol：(10-20)mg；

优选地，步骤(1)中，所述氧化石墨烯分散液的制备是将氧化石墨烯分散到去离子水、乙醇或N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散形成氧化石墨烯分散液；

优选地，步骤(2)中，所述水热反应的条件为：在160-180℃之间反应12-16h；

优选地，步骤(2)中，所述离心速率为8000-12000rpm；

优选地，步骤(2)中，还包括对所述固体产物进行洗涤的步骤，具体为：用依次序用乙醇、去离子水清洗，优选为清洗3-5次；

优选地，步骤(2)中，还包括对所述固体产物进行干燥的步骤，所述干燥条件为：在60-80℃之间干燥10-12h，干燥后得到气敏材料粉末。

5.一种甲醛气体传感器，其特征在于，其为旁热式结构，包括：底座、支撑脚、接线柱、陶瓷管、加热丝、环形金属电极、气敏材料和导线；其中，所述气敏材料权利要求1或2所述的甲醛气体传感器气敏材料和/或权利3或4所述的方法制备的甲醛气体传感器气敏材料，所述底座的一个底面上设置有支撑脚，该底面对侧的面上设置有六组接线柱，所述陶瓷管中设置有加热丝，且加热丝的两端分别延伸至陶瓷管两个端口的外部；所述环形金属电极为两个，其沿着陶瓷管的周向方向套在陶瓷管的外表面上，且两个环形金属电极之间具有间隔；所述气敏材料设置在设置有环形金属电极的陶瓷管的外表面上，从而将陶瓷管和环形金属电极均包裹在其中；所述加热丝的延伸至陶瓷管外部的两端分别与两个接线柱连接；所述导线为四个，用于连接另外四个接线柱和环形金属电极，且每两个导线对应一个环形金属电极，该两个电极设置在该一个环形金属电极的两侧。

6.如权利要求5所述的甲醛气体传感器，其特征在于，所述陶瓷管的材质为氧化铝；

优选地，所述加热丝的材质为镍铬合金、铁铬合金中的任意一种；

优选地，所述金属电极的材质为贵金属，如金、铂、银、钯、铱中的任意一种；

优选地，所述导线的材质为贵金属，如金、铂银、钯、铱中的任意一种。

7.如权利要求5或6所述的甲醛气体传感器，其特征在于，所述加热丝位于陶瓷管中的部分为螺旋形。

8.一种甲醛气体传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将权利要求1或2所述的气敏材料和/或权利要求3或4所述的方法制备的气敏材料制备成分散均匀的糊状物；

S2、将步骤S1中的糊状物均匀地涂覆在带有一对金属电极的陶瓷管表面，自然晾干后进行干燥；

S3、将步骤S2中干燥后的陶瓷管中的电热丝、金属电极分别焊接在六脚底座的接线柱上，即得旁热式结构的甲醛气体传感器。