[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

说明书

本发明涉及气体传感器技术领域，尤其涉及一种甲醛传感器气敏材料及其传感器和制备方法、应用。所述气敏材料由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。本发明的甲醛气体传感器以具有花状Sn₃O₄‑rGO异质结构为气敏材料，并通过构建旁热式结构的气体传感器，有效地解决了传统的气体传感器中存在的操作温度高、灵敏度低、选择性差、可重复性差等问题。

技术领域

本发明涉及气体传感器技术领域，尤其涉及一种甲醛传感器气敏材料及其传感器和制备方法、应用。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

为了满足环境气体监测和工业气体分析的要求，研究人员已经研究了各种气体传感器用于检测有毒有害气体，例如氮氧化物，碳氧化物，硫化物和挥发性有机化合物。作为最常见的挥发性有机化合物之一，甲醛在化学，生物和纺织工业等领域发挥着越来越重要的作用。但由于当人类长期暴露在甲醛气体中时会存在许多潜在的健康风险，包括中枢神经系统损害，免疫系统疾病，呼吸系统疾病，甚至是癌症，甲醛已被国际癌症研究机构列为“致癌物”。因此，能够有效准确地检测甲醛的气体传感器的研究对环境气体监测和工业气体分析显得尤为重要。

在过去的几十年里，基于金属氧化物(Sn₃O₄,SnO₂,ZnO,In₂O₃,NiO和CuO)半导体的甲醛气体传感器由于低成本，低能耗，操作简单等优势得到了广泛的关注。然而，基于金属氧化物半导体的气体传感器往往需要较高的工作温度(200-400℃)才可以使器件获得较好的传感性能。这意味着该类型的气体传感器工作时需要消耗大量的能量，而且较高的工作温度会降低气体传感器的稳定性和工作寿命。其次，这种传统的基于金属氧化物半导体的气体传感器还普遍存在灵敏度低、可重复性差等问题，使得该类型的传感器难以得到广泛的应用，这也是制约气体传感器技术发展的关键因素。

综上，本发明人认为：现有的一些基于金属氧化物半导体的气体传感器具有操作温度高、灵敏度低、可重复性差等缺点。因此，进一步探索气体传感器的传感机制，寻求更加有效可靠的传感材料，是解决现有传统金属氧化物气体传感器存在的问题的关键。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种甲醛传感器气敏材料及其传感器和制备方法、应用。经试验验证，本发明传感器的工作温度低、灵敏度高、可重复性强；很好地改善了现有的基于金属氧化物半导体的气体传感器操作温度高、灵敏度低、可重复性差的不足。

本发明第一目的：提供一种甲醛气体传感器气敏材料及其制备方法。

本发明第二目的：提供一种甲醛气体传感器及其制备方法。

本发明第三目的：提供所述甲醛气体传感器气敏材料及其制备方法和传感器的应用。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

首先，本发明公开一种甲醛气体传感器气敏材料，其由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，从而形成具有Sn₃O₄-rGO异质结的气敏材料，且该异质结为p-n结。