[发明专利]ZnO/ZnFe2O4复合敏感材料、制备方法及在丙酮气体传感器中的应用

权利要求书

1.一种用于丙酮传感器的复合敏感材料ZnO/ZnFe₂O₄，其特征在于：是由ZnO中空微球和在其表面生长的ZnFe₂O₄纳米片构成的异质结构；ZnO中空微球的外径为2～4μm，内径为1～2.5μm；单个ZnFe₂O₄纳米片的厚度为8～15nm，在ZnO中空微球表面生长的ZnFe₂O₄纳米片层的厚度为80～150nm；且该复合敏感材料由如下步骤制备得到，

(1)ZnO中空微球的制备

①依次称取0.8～1.2g二水合醋酸锌和0.03～0.08g二水合柠檬酸三钠加入到150～220mL去离子水中，搅拌使其溶解完全，形成澄清透明溶液，然后量取4～6mL氨水加入到上述溶液中，继续搅拌5～10min；

②利用微波将反应溶液加热到75～95℃，然后保持10～60min，微波加热功率为200～500W；

③待反应结束后，将所得的白色沉淀用去离子水和乙醇交替离心洗涤5～8次，洗掉反应溶液中的残余离子，将洗涤后的产物在60～80℃条件下干燥，从而得到ZnO中空微球；

(2)ZnO/ZnFe₂O₄复合敏感材料的制备

①取40～60mg ZnO中空微球加入到40～50mL去离子水中，超声1～5min使ZnO中空微球分散完全；

②将2～6mL、0.3～0.8M的FeSO₄溶液缓慢滴加到上述分散液中，室温下搅拌5～10min，将得到的产物用去离子水和乙醇交替离心洗涤5～8次；然后在60～80℃下干燥，最后在400～500℃条件下煅烧2～5小时，从而得到ZnO/ZnFe₂O₄复合敏感材料。

2.权利要求1所述的ZnO/ZnFe₂O₄复合敏感材料在制备丙酮气体传感器中的应用。

3.如权利要求2所述的ZnO/ZnFe₂O₄复合敏感材料在制备丙酮气体传感器中的应用，其特征在于制备丙酮气体传感器的步骤如下：

①以Al₂O₃陶瓷管为衬底，陶瓷管外表面的每一端各带有一个环状金电极，每个金电极上均连接有两根Pt丝作引脚；

②将15～40mg制得的ZnO/ZnFe₂O₄复合敏感材料与100～500μL去离子水混合，轻轻研磨得到粘度适中的浆料，然后用细毛刷将上述浆料涂覆在Al₂O₃陶瓷管衬底的外表面，涂层厚度为10～30μm，涂覆后的Al₂O₃陶瓷管衬底的外表面及环状金电极完全被ZnO/ZnFe₂O₄敏感材料覆盖，只留出引脚；

③把陶瓷管放在红外灯下烘烤20～30min进行坚膜，然后将其放在400～500℃条件下煅烧2～4小时，待到自然冷却后，把阻值为30～50Ω的镍铬合金加热丝从陶瓷管内部穿入，最后将引脚焊接在器件管座上，经过封装便得到了丙酮气体传感器。

4.如权利要求3所述的ZnO/ZnFe₂O₄复合敏感材料在制备丙酮气体传感器中的应用，其特征在于：陶瓷管长2～6mm，内径0.6～0.9mm，外径1～1.2mm，金电极的宽度为0.5～0.8mm。