[发明专利]一种基于ZnO纳米棒状敏感材料的三乙胺气体传感器及其制备方法

说明书

本发明公开一种基于ZnO纳米棒状敏感材料的三乙胺气体传感器及其制备方法，传感器包括Al₂O₃陶瓷管、镍镉加热线圈和通用旁热式六角管座，所述Al₂O₃陶瓷管的表面设有两条平行、环状且彼此分立的金电极，所述金电极引出有铂丝导线，所述铂丝导线焊接在通用旁热式六角管座上，所述Al₂O₃陶瓷管和金电极表面涂覆有纳米棒状ZnO敏感材料，所述镍镉加热线圈设置在Al₂O₃陶瓷管的内部，制备方法包括传感器的制备和纳米棒状ZnO敏感材料的制备，本发明公开的传感器具有结构简单、价格低廉、体积较小和易于集成的优点，在三乙胺检测方面具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及气体传感器技术领域，尤其是一种基于ZnO纳米棒状敏感材料的三乙胺气体传感器及其制备方法。

背景技术

三乙胺(TEA)是一种无色透明的液体，具有强烈的氨气气味，常从液体废物和死亡的海洋生物中释放出来，是一种易燃、易爆和有毒的挥发性有机气体。可对环境和人体健康造成严重损害，如眼睛和皮肤刺痛、呼吸困难、头痛、恶心甚至死亡。到目前为止，已经探索了许多方法来检测和监测三乙胺，包括气/液/固色谱法、凝胶色谱法、离子迁移谱法、电化学分析法和比色法等方法，然而这些方法虽然精度高、稳定性好，但检测周期长、过程复杂、设备昂贵，阻碍了它们的实际应用。因此，开发一种高灵敏度、高选择性、低检测限、准确快速的三乙胺检测方法具有重要意义。

基于这种需求，围绕着金属氧化物材料传感器的研究一直在不断地深化。研究表明，纳米棒状ZnO敏感材料对于三乙胺的灵敏程度极高，在较低的最佳温度条件下仍有着极高的响应，并具有良好的选择性。经过研究发现通过合成具有更大比表面积的纳米棒状结构ZnO，能够显著地改善传感器的灵敏度和选择性，这主要是因为其活性位点增多导致能够吸附更多的三乙胺气体分子，并使其充分到达纳米棒状结构ZnO内部从而提高传感器的灵敏度。基于这点，开展纳米棒状结构的半导体氧化物的设计与制备对于提高气体传感器性能以及扩大气体传感器的应用具有重要意义。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的在于设计一种基于纳米棒状ZnO敏感材料的三乙胺气体传感器及其制备方法,采用纳米棒状ZnO敏感材料，在与三乙胺气体接触后，电阻下降，即把气体环境的变化转化成了可检测的电信号，具有高性能的三乙胺气体传感器，在环境监测等各个领域具有十分重要的意义。

为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：

一种基于ZnO纳米棒状敏感材料的三乙胺气体传感器，包括Al₂O₃陶瓷管、镍镉加热线圈和通用旁热式六角管座，所述Al₂O₃陶瓷管的表面设有两条平行、环状且彼此分立的金电极，所述金电极引出有铂丝导线，所述铂丝导线焊接在通用旁热式六角管座上，所述Al₂O₃陶瓷管和金电极表面涂覆有纳米棒状ZnO敏感材料，所述镍镉加热线圈设置在Al₂O₃陶瓷管的内部。

优选的，所述纳米棒状ZnO敏感材料的涂覆厚度为15～30μm。

优选的，所述Al₂O₃陶瓷管的内径为0.6～0.8mm，外径为1.0～1.5mm，长度为4～5mm。

优选的，所述金电极单个的宽度为0.4～0.5mm，两条金电极的间距为0.5～0.6mm。

优选的，所述铂丝导线的长度为4～6mm。

优选的，所述镍镉加热线圈的匝数为50～60匝，电阻值为30～40Ω。

本发明还提供一种基于ZnO纳米棒状敏感材料的三乙胺气体传感器的制备方法，包括以下步骤：