[发明专利]一种基于Pt/α-Fe2O3多孔纳米球敏感材料的丙酮气体传感器及其制备方法

摘要

一种基于Pt/α‑Fe₂O₃多孔纳米球敏感材料的丙酮气体传感器及其制备方法，属于半导体氧化物气体传感器技术领域。本发明所使用的是由水浴法和浸渍法制得的Pt/α‑Fe₂O₃多孔纳米球敏感材料。利用贵金属Pt纳米颗粒对于有机气体的催化作用，以及两者之间的金属‑半导体异质接触进而有效地提高了传感器对于丙酮的敏感特性。此外，本发明所采用的传感器结构是由市售的带有2个环形金电极的Al₂O₃绝缘陶瓷管、涂敷在环形金电极和Al₂O₃绝缘陶瓷管上的半导体敏感材料、以及穿过Al₂O₃绝缘陶瓷管的镍铬合金加热线圈组成。器件工艺简单，体积小，适于大批量生产，因而在检测微环境中丙酮含量方面有广阔的应用前景。

主权项

1.一种基于Pt/α‑Fe₂O₃多孔纳米球敏感材料的丙酮气体传感器，由外表面带有两条平行、环状且彼此分立的金电极的陶瓷管衬底、涂覆在陶瓷管外表面和金电极上的敏感材料、置于陶瓷管内的镍铬合金加热线圈组成；其特征在于：敏感材料为Pt/α‑Fe₂O₃多孔纳米球粉末，且由如下步骤制备得到，(1)α‑Fe₂O₃多孔纳米球的制备①首先将0.1～0.3g的FeCl₃·6H₂O溶于100～150mL的去离子水当中，并保持不断地搅拌直至其全部溶解；再缓缓向其加入0.1～0.3g的Na₂SO₄·10H₂O和0.02～0.08g的尿素，搅拌5～30分钟直至溶液均一透明；②把上述溶液转移到恒温水浴锅中，在75～95℃下保持30～90分钟后取出，自然冷却至室温后将生成的沉淀用去离子水和乙醇多次离心清洗，然后在室温下干燥后再在500～600℃下煅烧1～2小时，从而得到了由α‑Fe₂O₃纳米颗粒组装而成的α‑Fe₂O₃多孔纳米球粉末；(2)Pt/α‑Fe₂O₃多孔纳米球的制备①取10～30mg上述α‑Fe₂O₃多孔纳米球粉末加入到5～10mL乙醇中，超声并搅拌10～30分钟使得α‑Fe₂O₃粉末完全分散在乙醇中；然后再加入200～1000μL摩尔浓度为20～60mM的H₂PtCl₆·6H₂O水溶液，在室温下搅拌至乙醇基本挥发完毕；②将上述产物收集并在400～550℃下煅烧2～4小时，从而得到以α‑Fe₂O₃多孔纳米球为主干、Pt纳米颗粒均匀附着在α‑Fe₂O₃多孔纳米球表面的Pt/α‑Fe₂O₃多孔纳米球粉末。