[发明专利]一种基于VO2@ZnO的丙酮气敏传感器的制备方法

摘要

本发明公开了一种基于VO2@ZnO的丙酮气敏传感器的制备方法，包括以下步骤VO2纳米棒的制备、ZnO纳米种子表面吸附的VO2纳米棒的制备、表面壳层ZnO纳米棒的生长、涂片。本发明中所运用的制备工艺要求低，设备简单、易操作，制作工艺成本低，制备的步骤相对独立，适合用于大规模的工业生产。本发明方法制备的复合结构形貌较均一，具有较大的比表面积，而且在两种材料接触界面形成异质结结构。该VO2@ZnO复合结构气体传感器在室温下对100ppm的丙酮气体有明显的响应，能够实现在室温下对丙酮气体的有效探测，且响应时间短。本发明所制备的纳米结构在低功耗气敏传感器方向具有较大的应用前景。

主权项

一种基于VO2@ZnO的丙酮气敏传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)VO2纳米棒的制备：以V2O5粉末和草酸二水合物粉末为反应前驱物，称取草酸二水合物粉末，搅拌溶解在去离子水中配成无色透明溶液；称取V2O5粉末加入到上述溶液中继续搅拌，直到形成绿色透明溶液；将得到的溶液转移到聚四氟乙烯内衬中，装到反应釜外壳中，将反应釜放置于干燥箱中，设置180℃反应24‑36h；待反应结束后，自然冷却到室温，用离心机分离出黑色沉淀产物，分别用去离子水和无水乙醇清洗数次；(2)ZnO纳米种子表面吸附的VO2纳米棒的制备：取洁净的烧瓶，水浴条件下在烧瓶内配制适量浓度为0.01M的二水乙酸锌的甲醇溶液，剧烈搅拌伴随整个过程；在烧杯内配制0.03M氢氧化钾的甲醇溶液，并将此溶液逐滴滴入到二水乙酸锌的甲醇溶液中；混合液在60℃下持续搅拌2小时得到ZnO纳米种子溶液；将步骤(1)中制得的VO2纳米棒分散到得到的ZnO种子液中，室温下搅拌40min‑60min；分离出VO2纳米棒，并用去离子水清洗，用去离子水定容待用；(3)表面壳层ZnO纳米棒的生长：将步骤(2)中得到的适量吸附ZnO种子的VO2纳米棒的水溶液加入到二水乙酸锌和六次甲基四胺摩尔比为1:2的溶液中，在90℃油浴下反应2‑6h；反应结束后将产物分离出并清洗；(4)涂片：将所得到的粉末状产物与少量去离子水混合调成糊状，涂敷在印有叉指金电极的陶瓷片上，形成一层敏感材料膜；之后置于烘箱内烘干，即可得到基于VO2@ZnO复合结构的气敏传感器。