[发明专利]基于分等级结构的Zn掺杂CdS纳米敏感材料的乙醇传感器、制备方法及其应用

摘要

一种基于分等级结构的Zn掺杂CdS纳米敏感材料的乙醇传感器、制备方法及其在多种环境中检测乙醇蒸汽方面的应用，属于金属硫化物气体传感器技术领域。由外表面带有两条平行、环状且彼此分立的金电极的Al2O3陶瓷管衬底、涂覆在Al2O3陶瓷管外表面和金电极上的分等级结构的Zn掺杂CdS纳米敏感材料、置于Al2O3陶瓷管内的镍镉加热线圈组成。通过在分等级结构的CdS纳米球上掺Zn元素，提高了对乙醇的灵敏度，材料的检测下限较低，且具有快速的响应恢复速度和良好的重复性，在检测含量方面有广阔的应用前景；具有合成方法简单，成本低廉，体积小的优良特点。 1

主权项

1.一种基于分等级结构的Zn掺杂CdS纳米敏感材料的乙醇传感器，由外表面带有两条平行、环状且彼此分立的金电极的Al₂O₃陶瓷管衬底、涂覆在Al₂O₃陶瓷管外表面和金电极上的纳米敏感材料、置于Al₂O₃陶瓷管内的镍镉加热线圈组成，在金电极上引出的铂丝导线；其特征在于：纳米敏感材料为分等级结构的Zn掺杂CdS材料，且由如下步骤制备得到，

(1)将0.05g的ZnO溶解在10～15mL乙二胺和20～30mL水的混合溶液中，随后添加200～300μL、0.1M的Cd(NO₃)₂水溶液和200～300μL、0.1M的硫脲水溶液到上述混合溶液中，充分搅拌10～20min；

(2)将上述溶液在150～190℃条件下水热反应10～15h；

(3)反应结束后，将得到的产物冷却到室温，然后用水和乙醇交替进行离心洗涤，将得到的产物进行干燥，从而得到分等级结构的Zn掺杂CdS纳米敏感材料。

2.如权利要求1所述的一种基于分等级结构的Zn掺杂CdS纳米敏感材料的乙醇传感器，其特征在于：纳米敏感材料的厚度为15～30um。

3.如权利要求1所述的一种基于分等级结构的Zn掺杂CdS纳米敏感材料的乙醇传感器，其特征在于：Al₂O₃陶瓷管的内径为0.6～0.8mm，外径为1.0～1.5mm，长度为4～5mm；单个金电极的宽度为0.4～0.5mm，两条金电极的间距为0.5～0.6mm；金电极上引出的铂丝导线，其长度为4～6mm。

4.权利要求1～3任何一项所述的基于分等级结构的Zn掺杂CdS纳米敏感材料的乙醇传感器的制备方法，其步骤如下：

(1)取Zn掺杂CdS纳米敏感材料，与乙醇按质量比0.25～0.5：1的比例均匀混合形成浆料；用毛刷蘸取浆料涂覆在表面上带有两条平行、环状且彼此分立金电极的Al₂O₃陶瓷管外表面，使其完全覆盖在Al₂O₃陶瓷管外表面和金电极上；

(2)将涂覆好纳米敏感材料的Al₂O₃陶瓷管在250～350℃下烧结1～3h，然后将电阻值为30～40Ω的镍镉加热线圈穿过Al₂O₃陶瓷管内部，通以直流电来为传感器提供合适的工作温度；最后将制备得到的器件焊接在通用旁热式六角管座上；

(3)将上述器件在150～250℃空气环境中老化5～7天，从而得到基于分等级结构的Zn掺杂CdS纳米敏感材料的乙醇传感器。

5.权利要求1～3任何一项所述的基于分等级结构的Zn掺杂CdS纳米敏感材料的乙醇传感器在多种环境中检测乙醇蒸汽方面的应用。