[发明专利]一种基于钙钛矿结构ZnSnO3

权利要求书

1.一种基于钙钛矿结构ZnSnO₃纳米球的异丙醇气敏元件，其特征在于，所述气敏元件主要由电极元件和均匀涂覆在电极元件上的ZnSnO₃纳米球组成，所述ZnSnO₃纳米球直径为500±50nm，所述ZnSnO₃纳米球为钙钛矿结构，所述气敏元件的异丙醇浓度检测范围为500ppb～500ppm；

所述ZnSnO₃纳米球按照如下方法制备：

①将ZnSO₄·7H₂O和SnCl₄·4H₂O按摩尔比为1:1的比例分别溶于50mL去离子水和乙醇中，剧烈搅拌30min，形成无色透明的溶液A和C，而后在A溶中液滴加12.5ml浓度为2～4mol/L的氢氧化钠溶液，使溶液A从澄清变浑浊再变澄清形成溶液B；

②将步骤①的溶液C快速转移到溶液B中，在室温条件下持续搅拌15～120min，溶液不断生成白色沉淀；

③将步骤②所得溶液经过静置后得沉淀产物，将沉淀产物洗涤、干燥后，在一定速率下升温至300～700℃，热处理4～6h，得到ZnSnO₃纳米球。

2.根据权利要求1所述的气敏元件，其特征在于，所述电极元件为陶瓷管电极。

3.根据权利要求1所述的气敏元件，其特征在于，所述步骤④中的洗涤、干燥过程为分别用去离子水和无水乙醇洗涤沉淀产物至少3次后置于干燥箱中在60～80℃干燥6～12h。

4.根据权利要求1所述的气敏元件，其特征在于，所述步骤④中的一定速率为1-3℃/min。

5.根据权利要求1所述的气敏元件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

①将ZnSO₄·7H₂O和SnCl₄·4H₂O按摩尔比为1:1的比例分别溶于50mL去离子水和乙醇中，剧烈搅拌30min，形成无色透明的溶液A和C，而后在A溶中液滴加12.5ml浓度为2～4mol/L的氢氧化钠溶液，使溶液A从澄清变浑浊再变澄清形成溶液B；将溶液C快速转移到溶液B中，在室温条件下持续搅拌15～120min，溶液不断生成白色沉淀；将溶液经过静置后得沉淀产物进行洗涤、干燥后，在一定速率下升温至300～700℃，热处理4～6h，得到ZnSnO₃纳米球；

②将步骤①制得的ZnSnO₃纳米球分散于乙醇中，经湿法研磨10min后调成糊状料浆，将浆体涂覆在陶瓷管电极上，并于室温下自然干燥30min及以上；

③将步骤②所中涂覆ZnSnO₃纳米球的陶瓷管电极连接在基座上，然后安装在台式气敏元件老化台上，于300～350℃下老化24～72h，得到基于钙钛矿结构ZnSnO₃纳米球的异丙醇气敏元件。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤①中的洗涤、干燥过程为分别用去离子水和无水乙醇洗涤沉淀产物至少3次后置于干燥箱中在60～80℃干燥6～12h。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤①中的一定速率为1-3℃/min。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤②中湿法研磨的具体操作为:将分散于乙醇中的ZnSnO₃纳米球置于玛瑙研钵中，在有乙醇的流体环境下，进行研磨成糊状料浆。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤③中浆体涂覆方法为用勾线笔沾取ZnSnO₃纳米球浆体，然后均匀地涂覆在陶瓷管电极上，使电极元件表面完全被覆盖且厚度均匀。