[发明专利]一种基于可调P向N型转换的传感材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种基于可调P向N型转换的传感材料及其制备方法。运用原位合成法制备传感材料与器件一体化的高性能传感器，通过蒸汽水热合成法制备厚度以及孔径可控的新型传感材料。通过调控焙烧温度以及掺杂物的含量实现P型向N型性能转换的可控合成。该方法通过调控焙烧温度以及铂含量。焙烧过程可有效调控纳米结构有序性、纳米晶粒尺寸，以及组分比例。本发明通过调控焙烧温度可以实现传感材料的传感性能由P型向N型转变，室温条件下传感响应时间可控制在25秒左右，且传感材料对痕迹甲苯具有良好的灵敏度和选择性。

主权项

1.一种基于可调P向N型转换的传感材料，其特征在于，所述传感材料的制备包括以下步骤：a.溶胶溶液的配置：取贵金属盐和锡盐，溶于极性溶剂中，然后加入表面活性剂，并加入浓酸，配得所需溶胶溶液；贵金属盐为PtCl4，锡盐为无水氯化锡，表面活性剂为F127,P123，P103；贵金属盐和锡盐的质量比为1:100‑4:100；b.凝胶传感材料的制备：将步骤a所得溶胶溶液采用旋涂法在空白叉指电极上进行镀膜，即得镀有传感材料的器件，旋涂过程中控制匀胶机内部的相对湿度控制在20‑50％之间；将镀有传感材料的器件在30‑60℃温度范围内干燥，干燥时间控制在2h‑12h之间，获得凝胶传感材料；c.湿度的调控：调配金属盐的过饱和溶液，将其放入密闭容器中，确保室温条件下密闭容器中的相对湿度介于75％‑95％之间，再将步骤b所得镀有凝胶传感材料的器件放入密闭容器中，确保容器中的相对湿度达到稳定；d.复合薄膜的制备：将步骤c放置器件的密闭容器放入鼓风干燥箱中调节温度为105‑145℃之间，当鼓风干燥箱的温度达到稳定时开始计算反应时间，反应时间为36‑120h；反应结束后，将传感器件取出冷却至室温，一步制备出有序纳米孔SnO2传感材料；e.复合薄膜的焙烧：将步骤d制备所得有序纳米孔SnO2传感材料进行不同温度的焙烧，焙烧温度介于200‑400℃之间；f.传感性能检测：室温条件下，将步骤e制备所得的传感材料进行VOCs气体检测，调控气体的浓度介于10ppm‑200ppm之间，每两分钟进行一次气氛调换；传感材料性能检测，200℃焙烧样品室温条件下呈现出P型传感性能，400℃焙烧样品室温条件下呈现出N型传感性能；当焙烧温度低于400℃时，传感材料表现为P型传感特性，当焙烧温度高于于400℃时，传感材料表现为N型传感特性。