[发明专利]偏锡酸锌丁烷气敏元件

说明书

本发明涉及一种偏锡酸锌丁烷气敏元件，特别是用于液化石油气的检测、检漏、报警和控制的丁烷气敏元件。该元件属于半导体气敏元件。

随着工业生产的发展和人们生活水平的提高，油田的数量在增多、规模在扩大，液化石油气、煤气作为家庭燃料逐渐普及。同时，由于这种可燃气体的泄漏引起的爆炸和火灾事故也日益增多。为了防止事故的发生，现在有许多用气敏元件制成的探测器，专门对可燃气体进行检测、探漏、报警和控制。

目前，可燃性气敏元件主要用γ-Fe₂O₃、SnO₂+Pt、ZnO+Ga₂O₃、ZnO+SnO₂几种材料。γ-Fe₂O₃是一种磁性材料，用它做成的烧结体气敏元件对SnO₂元件所存在的问题有所改善。首先对温度反应不灵敏，而对含有丁烷和丙烷成份的液化石油气的灵敏度却很高，对酒精却低，对烟的灵敏度也低。因为不使用贵金属触媒，触媒老化而造成灵敏度下降的因素就不存在。此外，还有抗湿度能力强的优点。但是，γ-Fe₂O₃在使用中会逐渐转变为α-Fe₂O₃，而晶粒大的α-Fe₂O₃无气敏特性。这样一来，元件的灵敏度就降低，寿命缩短。

用SnO₂+Pt制作的气敏元件灵敏度高、抗腐蚀能力强，但抗湿度能力差，寿命短;用ZnO+Ga₂O₃制作的气敏元件工作温度高;而用ZnO+SnO₂制作的n型半导体气敏元件灵敏度高，抗湿度性能也好，就是元件的特性受环境温度影响，寿命也成问题。

本发明的目的在于提供一种兼有各种丁烷气敏元件的优点，还克服了一些元件灵敏度低或抗湿度能力差或工作温度高或寿命短等问题，並且制作工艺简单的半导体气敏元件，它对丁烷气体有较好的选择性。

本发明的目的是这样实现的：利用锌盐、锡盐的络合效应与化学共沉淀制取Zn〔Sn（OH）₆〕₃将Zn〔Sn（OH）₆〕在一定条件下热分解得到ZnSnO₃。以ZnSnO₃、WO₃、SnO₂为主要材料，再添加适当的PtO₂、Sb、Al₂O₃、TiO₂、Co₂O₃、Ta₂O₃、酸洗石棉、昆明瓷粉，经研磨混合后，用去离子水（或蒸馏水或聚乙稀醇或其他有机溶剂）将其调成糊状，涂敷在制有电极的瓷管上，待干燥后，经烧结而成。其中ZnSnO₃的含量为总量的10%～60%，WO₃的含量为总量的0%～30%，SnO₂的含量为总量的10%～60%，烧结的最高温度为550℃～750℃，恒温时间为0.5小时～2小时。

本发明由于在ZnSnO₃、WO₃、SnO₂三种主要材料中，添加了多种氧化物和金属锑，使气敏元件对丁烷有很高的灵敏度和较好的选择性，且加热功率小，抗温度、抗腐蚀能力强，元件晶粒细，制作工艺简单。

下面结合实施例，详细介绍本发明的制作方法。

一、偏锡酸锌（ZnSnO₃）的化学合成

原理：利用锌盐的络合效应与化学共沉淀制取Zn〔Sn（OH）₆〕;将Zn〔Sn（OH）₆〕在一定条件下热分解可得ZnSnO₃。

实施步骤：

（一）溶液配制

配制等浓度、等体积的锌盐和锡盐溶液。

1.所用试剂等剂均为分析纯。锌盐溶液系采用ZnSO₄·7H₂O的白色晶体为原料;锡盐溶液系采用SnCl₄·5H₂O晶体为原料。

2.上述两种溶液的浓度均要求为0.5M。配制溶液的溶剂须用蒸馏水（或离子交换水），配制溶液的体积可根据需要而定。

（二）中间体Zn〔Sn（OH）₆〕的合成