[发明专利]一种适于低温酒精传感器的复合材料及其应用

权利要求书

1.一种适于低温酒精传感器的复合材料，其特征在于，所述复合材料是以TiO₂纳米带为载体，其表面均匀分散着SnO₂纳米颗粒和SnO₂纳米片并形成SnO₂/TiO₂异质结；其中，所述TiO₂纳米带长度为5-20μm，宽度为50-200nm，厚度为30±5nm，所述SnO₂纳米颗粒粒径为30±5nm，SnO₂纳米片单片面积为400-1000nm²，厚度为20±5nm，SnO₂在所述适于低温酒精传感器的复合材料中占的质量分数为40％～80％；且该适于低温酒精传感器的复合材料由以下方法制得：

(1)向摩尔浓度为0.5～1mol/L的SnCl₂·2H₂O溶液中，依次加入等体积的摩尔浓度为1～2mol/L的Na₃C₆H₅O₇·2H₂O溶液和摩尔浓度为0.05～0.1mol/L的NaOH溶液，搅拌30±10min，得到前驱体锡溶液；

(2)以钛与锡元素摩尔比值为0.1～1向前驱体锡溶液中加入TiO₂纳米带，搅拌1±0.5h后转入反应釜中，在180±10℃下水热反应12±2h，待反应完毕后自然冷却，水洗产物6～8次并在70±20℃下干燥12±2h，Sn²⁺被部分氧化成Sn⁴⁺得到Sn₃O₄纳米片，Sn₃O₄纳米片垂直生长在TiO₂纳米带表面形成中间产物异质结构Sn₃O₄/TiO₂；

(3)将中间产物异质结构Sn₃O₄/TiO₂放入管式炉中，以升温速率10±5℃/min升温至400～700℃，加热时间为0.5～2h，期间通入氧气，气流大小控制在100±20mL/min，热处理完毕后，以速率20±5℃/min降温至室温，Sn²⁺被完全氧化得到以TiO₂纳米带为载体，其表面均匀分散着SnO₂纳米颗粒和SnO₂纳米片并形成SnO₂/TiO₂异质结的复合材料，即为适于低温酒精传感器的复合材料。

2.根据权利要求1所述适于低温酒精传感器的复合材料，其特征在于，步骤(2)中所述钛与锡元素摩尔比值为0.2～0.6。

3.根据权利要求1所述适于低温酒精传感器的复合材料，其特征在于，步骤(3)中所述热处理是将管式炉以升温速率为10±2℃/min升温至500～600℃，加热时间为1～1.5h。

4.根据权利要求1所述适于低温酒精传感器的复合材料在制备低温选择性的酒精传感器中的应用。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述低温选择性的酒精传感器由以下方法制得：

将权利要求1所述适于低温酒精传感器的复合材料与去离子水按质量比1:1～3:1混合并研磨得到料浆，然后用毛刷将料浆均匀涂覆到市售的陶瓷管外表面形成约5μm厚的薄层，于空气中干燥24±6h，其中所述陶瓷管两端有两个环形金电极，每个金电极上接有两条铂丝；

将电阻值为30±5Ω的镍镉电阻丝穿过陶瓷管，并将该器件焊接在基座上；然后安插至气敏元件测试系统，并在加热电压4.5±1v下老化36±12h，即制得低温选择性的酒精传感器。