[发明专利]一种室温半导体气体传感材料与传感器的制备方法

权利要求书

1.一种室温半导体气体传感材料，其特征在于：所述的气体传感材料为ZnO-SnO₂:F-TiO₂-CuO/石墨烯复合纳米材料；石墨烯为二维形态，纵横交错形成三维立体网状结构；ZnO-SnO₂:F-TiO₂-CuO为氧化物纳米颗粒，颗粒直径在20~70nm，四种物相均匀固溶形成了微观晶畴层面的复合材料；ZnO-SnO₂:F-TiO₂-CuO氧化物纳米颗粒均匀分布，粘附在二维石墨烯的网状结构中，与二维石墨烯形成化学键，产生了界面耦合效应，为ZnO-SnO₂:F-TiO₂-CuO与石墨烯的复合纳米材料。

2.根据权利要求1所述的一种室温半导体气体传感材料的制备方法，所述气体传感材料的制备方法包括下述步骤：

1）单元氧化物纳米材料前驱体液体配制：

ZnO前驱体液体：加入4.0~5.0g的ZnCl₂到5ml水中，配制成溶液1；加入5.5~6.5g的Na₂CO₃到35 ml水中，配置成溶液2；在搅拌的情况下，将溶液1缓慢加入溶液2中，形成ZnO前驱体液体；

F掺杂SnO₂（SnO₂:F）前驱体液体：称量9.5~10.5g的SnCl₂•2H₂O，0.04~0.05g的NaF，溶于200ml去离子水中，配制成溶液3；量取15~25ml氨水，加入120ml去离子水稀释，配制成溶液4；在搅拌的情况下，将溶液4缓慢加入溶液3中，形成SnO₂:F前驱体液体；

TiO₂前驱体液体：量取5.5~6.5ml钛酸四正丁脂，溶于去离子水；然后在120℃进行水热反应；反应结束后冷却至室温，形成TiO₂前驱体液体；

CuO前驱体液体：将8.5~9.5g的CuCl₂•2H₂O溶解在60ml去离子水中，配制成溶液5；将5.0~6.0g的NaOH溶解在60ml去离子水中，配制成溶液6；在搅拌的情况下，将溶液6缓慢加入溶液5中，形成CuO前驱体液体；

2）多元氧化物纳米材料前驱体液体配制：将上述ZnO前驱体液体、SnO₂:F前驱体液体、TiO₂前驱体液体和CuO前驱体液体混合，形成多元氧化物纳米材料前驱体液体；

3）多元氧化物复合纳米材料合成:将上述多元氧化物纳米材料前驱体液体充分搅拌后，再进行超声处理；然后先用水溶液洗涤，再用乙醇洗涤，抽滤；抽滤后的产物，在不超过100Pa真空下采用红外加热方式于60℃下烘干，或者采用喷雾干燥方式于60℃下干燥；在氧气氛围下，采用微波加热的方式，在300~500℃下煅烧1.5~2h，自然冷却至室温；研磨，得到ZnO-SnO₂:F-TiO₂-CuO多元氧化物复合纳米材料；

4）多元氧化物/石墨烯复合纳米材料制备合成：在上述ZnO-SnO₂:F-TiO₂-CuO多元氧化物纳米材料中加入石墨烯，石墨烯的加入量为ZnO-SnO₂:F-TiO₂-CuO多元氧化物纳米材料的3~7wt.%，充分混合；混合后的产物加入到乙醇中，球磨；取出后，采用红外加热方式烘干；然后研磨；研磨后的产物进行紫外活化处理：254nm紫外光，照射时间40~60min；得到所述ZnO-SnO₂:F-TiO₂-CuO/石墨烯复合纳米材料。

3.一种室温半导体气体传感器的制备方法，其特征在于：所述气体传感器以权利要求1所述一种室温半导体气体传感材料为气体传感材料，加入InCl₃•4H₂O、NiO、SnO、MgO、Sb₂O₃、酸洗石棉、去离子水，调成糊状，形成浆料；将浆料涂敷在陶瓷管或平板基片上，自然阴干；然后600~700℃处理；封装锡焊，得到所述室温半导体气体传感器。

4.根据权利要求3所述方法制得的一种室温半导体气体传感器的应用，其特征在于：所述室温半导体气体传感器用于硫化氢、乙醇或甲烷的气体传感测试，在室温下工作。