[发明专利]掺银三氧化二铁纳米材料的甲醛气体传感器及其制备方法

摘要

本发明涉及一种掺银三氧化二铁纳米材料的甲醛气体传感器及其制备方法，属于气体传感器技术领域。传感器的敏感材料为掺杂Ag的Fe₂O₃纳米材料，粒径为300～500nm。采用Fe₂O₃/Ag作为敏感材料，不但应用了其较高比表面积，还有效的利用Ag的低电阻率提高灵敏度。掺杂碳纳米管的Fe₂O₃/Ag纳米材料经过烧结后会形成多孔结构，增大了比表面积，有效的提高了响应时间。本发明采用的工艺简单、制得的器件体积小、灵敏度高，因而具有重要的应用价值。

主权项

1.一种掺银三氧化二铁纳米材料的甲醛气体传感器，其特征在于：由外罩套环、底座、陶瓷管、Au电极、Pt导线、Ni‑Cd加热丝和掺杂Ag的Fe2O3纳米材料组成，所述陶瓷管为中空状，陶瓷管两端的Au电极分别连接两根Pt导线，每个Au电极上的两根Pt导线之间短路；Ni‑Cd加热丝穿过陶瓷管，电阻为30Ω；步骤如下：（1）、掺银三氧化二铁纳米材料的制备采用水热法制备掺银三氧化二铁纳米材料：室温条件下，首先将无水乙醇倒入硝酸铁中，摇匀至全部溶解；将硝酸银、去离子水、无水乙醇溶液混合；又称取氢氧化钠于另一烧杯中并用去离子水使其溶解；把所得氢氧化钠溶液滴入到前面所得溶液中，磁力搅拌20～30分钟后得到深红褐色沉淀；溶剂中无水乙醇和去离子水的体积比为2.5:1，硝酸铁、硝酸银和氢氧化钠的摩尔比为20～25:1:10～15，硝酸铁与无水乙醇的用量为10～20g/L；将盛有深红褐色沉淀的烧杯放于含有去离子水的超声波清洗器，超声清洗30分钟，把所得沉淀转移至反应釜中，再将反应釜放入电热恒温干燥箱中，恒温加热12～36小时后，将反应釜降至室温，取出反应产物；再用去离子水和无水乙醇洗涤，离心机离心；最后滤掉上层清液，经恒温干燥箱干燥，将所得产物放于马弗炉中，在200～800℃下烧结1～3个小时，得到掺杂Ag的Fe2O3纳米晶粉体；（2）、气敏器件的制备将干燥后的掺银三氧化二铁纳米晶粉体放入玛瑙研钵中，研磨2～3小时后，然后向研钵中滴入去离子水，调制成糊状；使用细丝穿过陶瓷管芯将陶瓷管架起，用涂料笔将敏感材料涂覆至陶瓷管芯的外表面，涂覆均匀，完全盖住Au电极，涂覆完毕后自然阴干或放入烘箱内烘干；将陶瓷管芯焊接于传感器底座上，安装加热丝和外罩套环；最后将传感器在100～140mA电流下老化0～30天以使传感器稳定；从而得到以掺银三氧化二铁为敏感材料的气体传感器；（3）、掺杂碳纳米管的掺银三氧化二铁纳米材料的制备以及气敏器件的制备将干燥后的掺银三氧化二铁纳米晶粉体放入玛瑙研钵中，研磨2～3小时后，加入碳纳米管，然后向研钵中滴入去离子水，搅拌均匀至糊状；硝酸铁与碳纳米管质量比为10～20:1；使用细丝穿过陶瓷管芯将陶瓷管架起，用涂料笔将敏感材料涂覆至陶瓷管芯的外表面，涂覆均匀，完全盖住Au电极，涂覆完毕后，放入马弗炉中，在200～800℃煅烧1～3小时；将陶瓷管芯焊接于传感器底座上，安装加热丝和外罩套环；最后将传感器在100～140mA电流下老化0～30天以使传感器稳定；从而得到以掺杂碳纳米管的掺银三氧化二铁为敏感材料的气体传感器。