[发明专利]基于钨酸钴纳米粒子修饰的三氧化二铁复合材料的乙酸乙酯气体传感器及其制备方法

说明书

一种基于CoWO₄纳米粒子修饰的Fe₂O₃复合材料的乙酸乙酯气体传感器及其制备方法，属于气体传感器技术领域。由带有Pd金属叉指电极的Al₂O₃衬底、在Pd金属叉指电极和Al₂O₃衬底上采用涂覆技术制备的CoWo₄纳米粒子修饰的Fe₂O₃复合材料敏感层组成。当CoWo₄纳米粒子修饰在Fe₂O₃八面体材料上时，由于纳米尺寸的CoWo₄纳米粒子具有很强的乙酸乙酯催化氧化能力，因此有利于提高气敏材料的气敏响应。本发明所述传感器具有较低的检测下限，同时本发明具有工艺简单、制得的乙酸乙酯气体传感器体积小、适于大批量生产的特点，因而具有重要的应用价值。

技术领域

本发明属于气体传感器技术领域，具体涉及一种基于钨酸钴(CoWO₄)纳米粒子修饰的三氧化二铁(Fe₂O₃)复合材料的乙酸乙酯气体传感器及其制备方法。

背景技术

随着工业和科技的飞速发展，在物质财富极大丰富的同时，生产安全和环境问题也日益凸显。人们有越来越多的机会接触危险气体，例如以甲烷和一氧化碳为主要成分的天然气，装修材料中释放的有机易挥发性有毒气体甲醛、苯、二甲苯，煤炭燃烧、汽车尾气中的二氧化硫和氮氧化物等。这些易燃易爆、有毒有害气体一旦产生或泄露，就会对人们的健康和生命造成威胁。因此，开发响应度高、检测速度快的气体传感器十分有必要。

乙酸乙酯既是重要的燃料和原材料，也是一种易燃易爆气体，在金属切割焊接、有机材料合成中经常会使用到。当泄露的乙酸乙酯达到一定浓度时，遇明火极易发生爆炸，威胁人们生命财产安全。如果在乙酸乙酯发生泄漏初期浓度低于爆炸限时发出警报，就能够有效地避免严重的损失。因此，开发响应度高、检测下限低、响应速度快的乙酸乙酯气体传感器具有重要意义。

一些金属氧化物半导体纳米材料与某些气体接触时，其电学性质等发生显著变化，经过检测外围电路可以对材料的电学性质变化(电学信号)进行检测，从而对气体进行监测。基于金属氧化物半导体气敏材料的气体传感器具有响应度高、响应恢复速度快、检测下限低等优势。

金属氧化物半导体纳米材料的气敏性能与材料的表面活性和表面态有很大的关系，材料的形貌、尺寸以及表面修饰，都会对材料的表面活性和催化活性产生影响。通常，暴露有富悬挂键晶面的金属氧化物半导体气敏材料具有较高的活性，能够对气体产生较高的响应；而纳米尺度的贵金属则具有显著的催化作用，能够对气敏反应进行催化，从而提高基体材料的气敏性能。因此，富悬挂键晶面与贵金属纳米粒子修饰相结合，将能够显著改善基体材料的气敏性能、制备高性能的气体传感器。

Fe₂O₃和CoWO₄都是比较成熟的半导体气敏材料，它们在检测乙酸乙酯方面有着良好的性能；而合理修饰CoWO₄的Fe₂O₃敏感层则会进一步提高气体传感器在检测乙酸乙酯气体时的灵敏度和稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于CoWO₄纳米粒子修饰的Fe₂O₃复合材料的乙酸乙酯气体传感器及其制备方法。该方法简单易行、工序少、成本低廉、对设备要求低，能够提高气体传感器对乙酸乙酯的气敏响应，适于大批量生产，具有重要的应用价值。

本发明所述的一种基于CoWO₄纳米粒子修饰的Fe₂O₃复合材料的乙酸乙酯气体传感器的制备方法，其步骤如下：

1、Pd金属叉指电极的处理：