[发明专利]一种纳米气体传感器的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米气体传感器的制备方法，包括以下步骤：S1：制备CdS纳米棒：将CdCl₂·2.5H₂O和硫脲加入乙二胺溶剂中，得到混合溶液；将混合溶液在160℃～170℃下反应9h～10h，反应结束后用乙醇和去离子水冲洗沉淀，得到沉淀物；将沉淀物在60℃～65℃条件下干燥11h～12h可得到CdS纳米棒；S2：CdS/CuO/rGO纳米复合材料的制备：将CuO和rGO与CdS纳米棒复合，得到p‑n异质结的CdS/CuO/rGO纳米复合材料；S3：CdS/CuO/rGO气体传感器的制备：将CdS/CuO/rGO纳米复合材料的粉末分散在乙醇溶剂中，经过超声得到分散液，将分散液均匀地滴铸在叉指电极上，等待干燥之后形成敏感层，得到气体传感器。本发明能够提高对NO₂气体的响应度，缩短响应/恢复时间。

技术领域

本发明涉及气体传感器领域，尤其是指一种纳米气体传感器的制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展和人类生活水平的不断提高，环境污染变得越来越严重。NO₂作为环境污染的主要元凶之一，其能引起酸雨和光化学烟雾，严重威胁人类赖以生存的环境，对人体健康危害极大，如呼吸系统疾病和心脑血管疾病。因此，研制一种工作温度低、检出限低、灵敏度高的便携式环境监测NO₂气体传感器具有重要意义。而传统的金属氧化物基NO₂气体传感器不仅对NO₂选择性低，而且需要在高温环境中工作，受到较多条件制约，且响应度低、灵敏性低，其主要原因在于传统的金属氧化基NO₂气体传感器中所采用的气敏材料响应时间慢、稳定性不佳。

如中国专利文献公开了Au/SnS₂二氧化氮气体传感器及制备工艺和应用(专利申请号201910268505.9)，为了使二氧化氮气体快速响应，其工作温度需达到120℃。该专利中的二氧化氮气体传感器虽然具有快速响应的能力，但是其同样需要在高温条件下进行工作，无法实现在室温条件下进行二氧化氮气体的快速响应。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种纳米气体传感器的制备方法，提高在室温条件下对NO₂气体的响应度并缩短响应/恢复时间。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

S1：制备CdS纳米棒：将CdCl₂·2.5H₂O和硫脲加入乙二胺溶剂中，得到混合溶液；

混合溶液在160℃～170℃下反应9h～10h，反应结束后用乙醇和去离子水洗涤沉淀，得到沉淀物；

沉淀物在60℃～65℃条件下干燥11h～12h可得到CdS纳米棒；

S2：CdS/CuO/rGO纳米复合材料的制备：将CuO和rGO与CdS纳米棒复合，得到p-n异质结的CdS/CuO/rGO纳米复合材料；

S3：CdS/CuO/rGO气体传感器的制备：将CdS/CuO/rGO纳米复合材料的粉末分散在乙醇溶剂中，经过超声分散得到分散液，将分散液均匀地滴铸在叉指电极上，等待干燥之后形成敏感层，得到气体传感器。

本发明的有益效果在于：通过将CuO和rGO与CdS纳米棒复合形成CdS/CuO/rGO纳米复合材料，提高对NO₂的响应速度，通过该复合材料所制成的气体传感器能够在室温时检测到低浓度的NO₂气体，响应/恢复时间缩短，稳定性和重复性强，即使在相对湿度达到85％时，依然有着不错的响应度，并表现出良好的可逆性、对NO₂的优异选择性以及在室温下的长期稳定性。

附图说明

图1中(a)为CdS/CuO/rGO纳米复合材料的合成过程示意图；(b)为气体传感器装置原理图；