[发明专利]一种基于ZnO空心花球与CdO纳米颗粒复合纳米材料的乙醇气体传感器及其制备方法

摘要

一种基于ZnO空心花球与CdO纳米颗粒复合纳米材料的乙醇气体传感器及其制备方法，属于氧化物半导体气体传感器技术领域。本发明首先以二水合醋酸锌、甘氨酸、十水合硫酸钠、氢氧化钠作为出发原料，水和乙醇的混合溶液作为溶剂，利用水热法成功制备了ZnO空心花球前驱体，然后在空气中煅烧得到了ZnO空心花球粉末；再以ZnO空心花球粉末、四水合硝酸镉、硫脲作为出发原料，二甲基甲酰胺(DMF)和异丙醇的混合溶液作为溶剂，利用水热法在ZnO空心花球上复合CdO纳米颗粒，然后在空气中煅烧得到ZnO空心花球与CdO纳米颗粒复合纳米材料。本发明克服了两种材料气敏特性较差的缺点，实现对乙醇气体检测灵敏度的提高以及检测下限的降低。

主权项

1.一种基于ZnO空心花球与CdO纳米颗粒复合纳米材料的乙醇气体传感器，为旁热式气体传感器，由外表面带有两条环状、相互平行且彼此分立的金电极的氧化铝陶瓷管、镍铬合金加热线圈、敏感材料涂层组成；镍铬合金加热线圈穿过陶瓷管内部，为传感器的正常工作提供合适的温度，其特征在于：敏感材料为ZnO空心花球与CdO纳米颗粒复合纳米材料，且由如下步骤制备得到，(1)首先将0.4～0.8g的Zn(CH₃COO)₂·2H₂O、0.4～0.8g的甘氨酸、0.4～0.8g的Na₂SO₄·10H₂O依次加入到10～15mL去离子水与10～15mL乙醇的混合溶剂中，搅拌10～20min后加入0.4～0.8g的NaOH，然后搅拌直至混合均匀；(2)将步骤(1)中混合均匀的溶液倒入聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，然后将不锈钢反应釜在160～180℃下水热反应10～14h，冷却到室温后，将收集到的沉淀用去离子水和乙醇交替离心清洗5～7次，然后在70～90℃下烘干，之后再在400～500℃下煅烧1～2h，得到ZnO空心花球粉末，其直径为2～3μm，ZnO空心花球异质结是由纳米片穿插而成，其组成部分纳米片的厚度为60～70nm；(3)再将0.03～0.05g的ZnO空心花球粉末、0.003～0.024g的Cd(NO₃)₂·4H₂O和0.0108～0.0216g的CH₄N₂S依次加入到含有200～400μL的异丙醇和25～30mL的DMF中，搅拌10～20min后超声20～30min直至形成均匀混合溶液；(4)将步骤(3)制得的溶液倒入聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，然后将不锈钢反应釜在150～170℃下水热反应8～12h，冷却到室温后，将收集到的沉淀用去离子水和乙醇交替离心清洗5～7次，然后在70～90℃下烘干，之后再在450～550℃下煅烧1～2h，得到ZnO空心花球与CdO纳米颗粒复合纳米材料粉末；其中CdO纳米颗粒的直径为9～12nm。