[发明专利]一种基于金属氧化物的NO2

说明书

本发明提供了一种基于金属氧化物的NO₂气体传感器及其制备方法，其中NO₂气体传感器包括金属氧化物纳米球气敏涂层和电极元件，金属氧化物纳米球气敏涂层位于电极元件的表面，金属氧化物纳米球气敏涂层中包括金属氧化物纳米球，金属氧化物纳米球的平均粒径为10～100nm。本发明的NO₂气体传感器对低浓度二氧化氮气体的检测灵敏度，能够达到ppb测量级别。

技术领域

本发明涉及气体传感器技术领域，特别是涉及一种基于金属氧化物的NO₂气体传感器及其制备方法。

背景技术

随着社会发展，空气污染问题逐渐成为人们主要关心的环境问题，这对环境中有毒有害气体的实时监控提出了迫切的需求。二氧化氮气体是对环境和人体有害的空气污染物之一，根据世界卫生组织提供的研究报告，人体一小时内暴露在二氧化氮气体氛围中的二氧化氮浓度应限制在410ppb以下，在全年内暴露在二氧化氮围中的二氧化氮浓度应限制在82ppb以下，否则二氧化氮气体将对人体产生损害，因此，二氧化氮气体浓度的检测下限应越低越好。

现有技术中，金属氧化物半导体式气体传感器作为二氧化氮气体检测传感器的一种被广泛应用，其工作原理为：利用被测气体的吸附作用改变半导体的电导率，通过电流变化的比较来激发传感器的报警电路。但是现有的金属氧化物半导体式气体传感器，由于其中的金属氧化物颗粒的粒径较大，通常为几百纳米左右，使得其比表面积较小，导致传感器对低浓度二氧化氮气体，如小于100ppb的二氧化氮气体检测灵敏度低下，限制了其对人体有害气体监控领域的应用潜力。

因此需要提高二氧化氮气体检测传感器对低浓度二氧化氮气体的检测灵敏度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于金属氧化物的NO₂气体传感器及其制备方法，以实现提高对低浓度二氧化氮气体的检测灵敏度。具体技术方案如下：

本申请第一方面提供了一种基于金属氧化物的NO₂气体传感器，所述传感器包括金属氧化物纳米球气敏涂层和电极元件，其中，所述金属氧化物纳米球气敏涂层位于所述电极元件的表面，所述金属氧化物纳米球气敏涂层中包括金属氧化物纳米球，所述金属氧化物纳米球的平均粒径为10～100nm。

在本申请的一种实施方案中，所述金属氧化物纳米球中包括单一组分金属氧化物或者多组分金属氧化物异质结结构。

在本申请的一种实施方案中，所述单一组分金属氧化物选自In₂O₃、ZnO、SnO₂或WO₃中的任一种，所述多组分金属氧化物异质结结构选自NiO-In₂O₃、NiO-ZnO、Fe₂O₃-In ₂O₃或Fe₂O₃-ZnO中的任一种。

在本申请的一种实施方案中，所述金属氧化物纳米球基于金属盐原料和模板材料得到。

在本申请的一种实施方案中，所述模板材料选自碳纳米球模板、PMMA微球或SiO₂微球中的任一种。

在本申请的一种实施方案中，所述电极元件包括平面电极或陶瓷电极。

在本申请的一种实施方案中，所述平面电极包括平面硅叉指金电极，所述平面硅叉指金电极中相邻叉指之间的间隙距离为5μm～100μm。

本申请第二方面提供了一种如第一方面所述的基于金属氧化物的NO₂气体传感器的制备方法，所述方法包括：

将金属盐原料、碳纳米球模板分散于去离子水中，经磁力搅拌后得到混合液A，其中，磁力搅拌的时间为1h～5h；