[发明专利]一种CdS/Co3

说明书

本申请公开了一种CdS/Co₃O₄复合材料及其制备方法和应用，所述CdS/Co₃O₄复合材料包括Co₃O₄纳米纤维以及附着于所述Co₃O₄纳米纤维之间的CdS纳米颗粒，其中，所述Co₃O₄纳米纤维的直径为200～300nm，所述CdS纳米颗粒的直径为300～400nm，所述CdS/Co₃O₄复合材料可制成气敏元件、丙酮气体传感器以及光激发气敏测试平台，所述CdS/Co₃O₄复合材料及其制品能够在室温(25℃)下对丙酮气体进行检测，具有灵敏度高、响应恢复时间短、选择性好等优点，检测范围宽，有效地解决了传统丙酮气体传感器在低温、低气体浓度区域气敏特性较差的问题。

技术领域

本申请属于半导体氧化物应用领域，特别涉及一种CdS/Co₃O₄复合材料、制备方法及其在光激发下对丙酮气体检测中的应用。

背景技术

丙酮是一种无色、易燃、易挥发的化合物，被广泛应用于炸药、油漆和塑料领域，具有刺激性气味，长期暴露于丙酮蒸气中会严重危害人体的健康，引起眼睛发炎、头晕、疲劳、支气管炎等症状，严重时还会损伤器官。另一方面，随着医学技术的不断发展，近年来呼出气体中生物标志物丙酮的检测成为医学上无创诊断糖尿病的一种新方法。目前医学界普遍认可的标准为健康人呼出气体中丙酮的浓度约为0.3～0.9ppm，而糖尿病患者则高于1.8ppm，通过检测人体呼出气体中丙酮气体的浓度能够有效判断是否为糖尿病患者。因此，准确快速地检测出气体中丙酮气体浓度对于工业生产安全以及人类健康非常重要。

现有技术中检测气体中丙酮含量的方法包括光谱检测法、色谱检测法、电化学传感器法等，然而，光谱检测法以及色谱检测法均需在待测环境中使用专用试剂进行气体采样，再根据特定方法使用特定设备进行检测，例如，气相色谱法需使用气相色谱仪，而这些特定设备本身的价格昂贵，维护和使用这些设备也有非常高的成本，并且，检测灵敏度较低；电化学传感器利用紫外线和电场电离作用，对环境气体中的丙酮进行分解，使其转化为一氧化碳，再进一步利用电化学原理检测一氧化碳含量，从而确定丙酮含量，电学化传感器只能单点测量，响应低并且故障率高。

发明内容

为解决目前丙酮气体检测中存在的局限性，本发明提供一种能够在常温下低成本检测丙酮气体的CdS/Co₃O₄复合材料，所述CdS/Co₃O₄复合材料以Co₃O₄纳米纤维为基体复合有CdS纳米颗粒，在Co₃O₄纳米纤维与CdS纳米颗粒之间形成特殊的p-n异质结，使得所述CdS/Co₃O₄复合材料在与丙酮气体接触后电阻发生急剧变化，并且，电阻的变化值与丙酮气体的含量呈正相关线性关系，从而所述复合材料可作为检测丙酮气体的气敏材料。以本申请提供的CdS/Co₃O₄复合材料作为气敏材料制备而成的气敏元件能够实现在较低工作温度下对低浓度，甚至ppb级丙酮气体进行高灵敏度的有效检测，所述气敏元件的长期稳定性好，并且，所述复合材料在光激发下能够显示出增强的丙酮气敏性能，使得所述 CdS/Co₃O₄复合材料对丙酮的气敏性增强。本申请还提供一种检测丙酮气体的方法，所述方法使用CdS/Co₃O₄复合材料作为气敏材料。

本申请的目的在于提供以下几个方面：