[发明专利]硫化氢气敏材料及其制备以及硫化氢气敏器件的制备方法

说明书

本发明涉及一种硫化氢气敏材料及其制备方法以及硫化氢气敏器件的制备方法，所述硫化氢气敏材料包括铁掺杂的Bi₂MoO₆纳米粉体，其中Fe:Mo摩尔比为0.1‑50:100。其制备方法为：1)将硝酸铋加入到异丙醇和甘油的混合液中，搅拌后转移至水热反应釜中反应得到铋甘油化合物粉末；2)将铋甘油化合物粉末分散于去离子水中，加入Na₂MoO₄·2H₂O和可溶性铁盐，调节分散液的pH值至1‑7，搅拌后移至水热反应釜中反应得到H₂S气敏材料。本发明提供的H₂S气敏材料具备小尺寸效应、表面效应等特点，利用该材料制备的H₂S气敏器件响应‑恢复时间短、灵敏度高、最佳工作温度低，且可以检测10ppm以下浓度的H₂S。

技术领域

本发明属于金属氧化物半导体气敏器件技术领域，涉及一种硫化氢气敏

材料及其制备以及硫化氢气敏器件的制备方法。

背景技术

H₂S是一种无色、易燃、有臭鸡蛋气味的有毒气体。其主要来源于腌菜池、酱油发酵池、沼气池、地窖或疏通下水道、矿井、烹饪炉、炼钢厂、制革厂、工艺造纸厂和炼油厂等工业制造厂。当吸入少量低浓度的H₂S时，对人的眼睛、呼吸系统及中枢神经都有影响，长期接触可引起神经衰弱综合征和植物神经功能紊乱；当吸入高浓度H₂S时，会出现眼痛、咽喉部灼烧感、意识模糊等；当吸入极高浓度H₂S，即1000Mg/m³以上时，可在数秒内突然昏迷，发生猝死。生产环境中，H₂S的最高允许浓度为10ppm。因此，在炼油等工业活动中对H₂S进行检测具有非常重要的意义。

目前，对于H₂S的检测主要分为物理法、化学法和传感器法。物理法价格比较昂贵，技术要求较高；化学法影响因素多，测量误差大且操作繁琐；传感器法采用气敏器件检测气体，克服了物理法和化学法的缺点，具有价格低廉、响应迅速、灵敏度高、使用简便、检测气体范围广等优点，因而受到国内外学者的广泛关注和大量应用。气敏器件的核心部件是气敏材料，近几年，SnO₂、ZnO、WO₃等金属氧化物作为气敏材料被用来检测各种有毒气体。对于H₂S气体而言，传统的SnO₂等及其掺杂气敏材料存在响应-恢复时间长、易中毒性能退化等缺陷，因此开发一种气敏响应-恢复时间短，稳定性高的H₂S气敏材料具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供

一种灵敏度高、稳定性好、能有效监测硫化氢的气敏材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种硫化氢气敏材料，其包括铁掺杂的Bi₂MoO₆纳米粉体，其中Fe:Mo摩尔比为0.1-50:100。

按上述方案，所述铁掺杂的Bi₂MoO₆纳米粉体为片球状结构，粒径为5-100nm。

本发明还提供上述硫化氢气敏材料的制备方法，其包括以下步骤：

1)将硝酸铋加入到异丙醇和甘油的混合液中，搅拌得到澄清的溶液，再将澄清的溶液转移至水热反应釜中，升温至160-200℃保温反应2-24h，反应结束后自然冷却至室温，将得到的沉淀物抽滤、洗涤、干燥后得到铋甘油化合物粉末(分子式Bi₂(OCH₂CHOHCH₂O)₃，分子量689)；