[发明专利]一种氮掺杂的金属氧化物气敏材料、气敏元件及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种氮掺杂的金属氧化物气敏材料在低温环境下检测低浓度NO₂气体的应用，其特征在于，所述低温温度为50-80℃，所述NO₂气体浓度范围为0.5-50ppm，所述氮掺杂的金属氧化物气敏材料为小颗粒组成的单分散多孔纳米球，所述单分散多孔纳米球的比表面积为10m²g^-1-50m²g^-1；单分散多孔纳米球平均球直径为400-700nm，小颗粒尺寸为20-30nm；所述氮掺杂的金属氧化物气敏材料的制备方法包括将金属氧化物材料在氮源提供氮的气氛下进行煅烧处理，即得氮掺杂的金属氧化物气敏材料；金属氧化物在氮源提供氮的气氛下进行煅烧的煅烧温度为100-400℃；所述金属氧化物为氧化锡。

2.如权利要求1所述的一种氮掺杂的金属氧化物气敏材料在低温环境下检测低浓度NO₂气体的应用，其特征在于，所述氮掺杂的金属氧化物气敏材料的制备方法包括：

(1)将金属盐原料和表面活性剂溶解于有机溶剂中；将获得的澄清液在高温高压条件下发生化合反应，获得金属氧化物前驱体；

(2)将步骤(1)得到的产物离心，用甲醇清洗、干燥后煅烧，得金属氧化物多孔纳米球；

(3)将金属氧化物多孔纳米球在氮源提供氮的气氛下进行煅烧，对金属氧化物表面进行掺氮处理即得。

3.如权利要求2所述的一种氮掺杂的金属氧化物气敏材料在低温环境下检测低浓度NO₂气体的应用，其特征在于，所述步骤(1)中，金属盐原料为SnCl₄.5H₂O；所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮。

4.如权利要求2所述的一种氮掺杂的金属氧化物气敏材料在低温环境下检测低浓度NO₂气体的应用，其特征在于，所述步骤(1)中，所述表面活性剂的用量是金属盐原料质量的1-2倍。

5.如权利要求2所述的一种氮掺杂的金属氧化物气敏材料在低温环境下检测低浓度NO₂气体的应用，其特征在于，所述步骤(1)中，高温高压条件具体为在180℃下保温2-6h。

6.如权利要求2所述的一种氮掺杂的金属氧化物气敏材料在低温环境下检测低浓度NO₂气体的应用，其特征在于，所述步骤(1)中，高温高压条件具体为在180℃下保温3h。

7.如权利要求2所述的一种氮掺杂的金属氧化物气敏材料在低温环境下检测低浓度NO₂气体的应用，其特征在于，所述有机溶剂为甲醇。

8.如权利要求2所述的一种氮掺杂的金属氧化物气敏材料在低温环境下检测低浓度NO₂气体的应用，其特征在于，所述步骤(2)中，煅烧温度控制为400-600℃，煅烧时间为1-3h。

9.如权利要求2所述的一种氮掺杂的金属氧化物气敏材料在低温环境下检测低浓度NO₂气体的应用，其特征在于，所述步骤(2)中，煅烧时间为2h。

10.如权利要求2所述的一种氮掺杂的金属氧化物气敏材料在低温环境下检测低浓度NO₂气体的应用，其特征在于，所述步骤(3)中，氮源选自：N₂、NH₃或尿素中的任意一种或多种。

11.如权利要求2所述的一种氮掺杂的金属氧化物气敏材料在低温环境下检测低浓度NO₂气体的应用，其特征在于，所述步骤(3)中，氮掺杂的煅烧温度为100-400℃；煅烧时间为1-3h。