[发明专利]一种CoSn双金属氧化物半导体材料及其制备方法

说明书

本发明属于气体传感器技术领域的一种CoSn双金属氧化物半导体材料及其制备方法。所述材料由不同摩尔比例的Co和Sn纳米颗粒组成，Co和Sn的摩尔比为0.1‑10，纳米颗粒粒径为20‑50nm。本发明的材料可作为气敏检测材料，对环境中甲烷、乙醇、氨气等气体进行检测，其制备简便，收率高，具有检测温度低、基线平稳、灵敏度高等诸多性能优势。

技术领域

本发明属于气体传感器技术领域，尤其涉及一种CoSn双金属氧化物半导体材料及其制备方法。

背景技术

电阻型半导体气体传感器是目前应用最广泛的一类气体传感器，具有成本低、响应快、体积小、灵敏度高等诸多优势。但目前气体传感器尤其是Sn基半导体气体传感器存在选择性差、功耗高的缺点，所以，发展高性能、高选择性、低功耗的气体传感器具有重要意义。

气敏材料对于提升气体传感器性能具有重要意义，其中，Sn基氧化物材料是已商品化的气敏材料，其检测气体种类广泛，但检测温度较高、功耗大，检测特异性差。市售的半导体气体传感器，加热功耗高达350mW，且对氨气、VOC等多种气体同时具有响应，对气体的选择性差。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种CoSn双金属氧化物半导体材料，所述材料由不同摩尔比例的Co和Sn纳米颗粒组成，Co和Sn的摩尔比为0.1-10，纳米颗粒粒径为20-50nm。

所述材料对100ppm乙醇的灵敏度为14.1～50。

一种CoSn双金属氧化物半导体材料的制备方法，包括以下步骤：

1)分别称取Co和Sn的金属盐，溶于无水乙醇或乙醇与甲醇的混合溶液中，搅拌形成澄清溶液A；

2)称取沉淀剂溶于无水乙醇或乙醇与甲醇的混合溶液中，搅拌形成澄清溶液B；

3)将步骤1)得到的溶液A快速加入步骤2)形成的溶液B中，充分静置，得到双金属氧化物前驱体沉淀；

4)采用无水乙醇对步骤3)得到的前驱体沉淀进行洗涤并干燥；

5)将步骤4)得到的前驱体沉淀研磨并煅烧，得到CoSn双金属氧化物。

所述步骤1)中，所述金属盐为Co、Sn的硝酸盐或氯化盐。

所述溶液B中，沉淀剂为2-甲基咪唑，沉淀剂与金属盐的摩尔比为1:4。

所述步骤3)中，静置时间为12-24h。

所述步骤5)中，煅烧过程的升温速率为2-10℃/min，煅烧环境为空气，煅烧温度为400～800℃。

本发明的有益效果在于：

1、本发明制备方式简便易行，采用共沉淀法，可使得到的双金属氧化物金属均匀分布；同时，原料成本低廉，易于放大。

2、采用2-甲基咪唑为沉淀剂，可利用配位键与金属盐形成特殊结构的前驱体颗粒，经高温煅烧，有机配体挥发形成空腔，并控制金属氧化物形貌结构。

3、本发明制备的CoSn双金属氧化物半导体材料呈纳米颗粒状，粒径小，有利于降低传感器中敏感层厚度，进而降低传感响应时间，采用金属掺杂的方式，利用Co基氧化物检测温度低、基线平稳的优点，制备CoSn双金属氧化物对于提升传感器响应选择性，降低功耗具有一定的实践意义。

附图说明

图1为本发明实施例1所制备的Co50Sn50O_x的乙醇气敏性能测试图；

图2为本发明实施例1所制备的Co50Sn50O_x的甲烷、氨气气敏性能测试图；