[发明专利]一种基于MOF衍生的核壳介孔Sn掺杂NiO敏感材料的二甲苯气体传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于MOF衍生的核壳介孔Sn掺杂NiO敏感材料的二甲苯气体传感器，为旁热式结构，其由外表面带有两条平行、环状且彼此分立的金电极的Al₂O₃陶瓷管衬底、涂覆在Al₂O₃陶瓷管外表面和金电极上的金属氧化物半导体敏感材料和置于Al₂O₃陶瓷管内的镍铬加热线圈组成，其特征在于：金属氧化物半导体敏感材料为MOF衍生的核壳介孔Sn掺杂NiO敏感材料，且其由如下步骤制备得到，

(1)将1.5mmol Ni(NO₃)₂.6H₂O加入到25～35mL DMF(N,N-二甲基甲酰胺)中，搅拌10～20分钟；然后依次加入0.10～0.15g 1,3,5-苯三甲酸和0.8～1.0g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，搅拌10～20分钟，得到均匀混合溶液；将该均匀混合溶液转移到水热釜中，在140～160℃下加热反应5～7小时，待反应结束降至室温后，将生成的沉淀用乙醇多次离心清洗，然后将离心产物在50～70℃下干燥10～14小时，得到Ni-MOF前驱体；

(2)称量100mg步骤(1)得到的Ni-MOF前驱体加入到5～15mL乙醇中，再加入12～18mgSnCl₄.5H₂O，将得到的混合溶液在室温下磁力搅拌1～3小时，将生成的沉淀用乙醇多次离心清洗，然后将离心产物在50～70℃下干燥10～14小时，得到Sn/Ni-MOF前驱体；

(3)将步骤(2)得到的Sn/Ni-MOF前驱体在500～600℃下退火1.5～3.0小时，从而得到MOF衍生的核壳介孔Sn掺杂NiO敏感材料。

2.如权利要求1所述的一种基于MOF衍生的核壳介孔Sn掺杂NiO敏感材料的二甲苯气体传感器，其特征在于：Al₂O₃陶瓷管内径为0.6～0.8mm，外径为1.0～1.5mm，长度为4～5mm；单个环形金电极的宽度为0.4～0.5mm，两条金电极的间距为0.5～0.6mm；金电极上引出的铂丝导线，其长度为4～6mm。

3.权利要求1或2所述的一种基于MOF衍生的核壳介孔Sn掺杂NiO敏感材料气体传感器的制备方法，其步骤如下：

(1)取Sn掺杂NiO敏感材料和去离子水混合成均匀浆料，用毛刷蘸取浆料均匀的涂敷在Al₂O₃陶瓷管外表面和金电极上，形成40～50μm厚的敏感材料薄膜；

(2)将涂好敏感材料薄膜的Al₂O₃陶瓷管在红外灯下烘烤10～15分钟，待敏感材料干燥后，把Al₂O₃陶瓷管在150～250℃下煅烧1.5～3.0小时；然后将电阻值为30～40Ω的镍铬加热线圈穿过Al₂O₃陶瓷管内部作为加热丝，最后将上述器件按照旁热式气敏元件进行焊接和封装，从而制得基于MOF衍生的核壳介孔Sn掺杂NiO敏感材料的二甲苯气体传感器。