[发明专利]一种铁酸锌丙酮气敏层的涂层制备方法

说明书

本发明涉及一种铁酸锌丙酮气敏层的涂层制备方法。本发明采用氧化铝Al₂O₃作为绝缘基体制备叉指型电极，在基体反面制备加热电极，取铁酸锌纳米粉末溶于去离子水或有机溶剂中，搅拌得到均匀悬浮液，通过蠕动泵将悬浮液以直径为0.3mm的非雾化喷嘴送入到焰流中心，通过调节H₂的流量以及喷枪电弧电流来控制焰流状态，得到气敏涂层，热处理温度在300‑600℃之间，热处理时间在1‑24小时，得到晶体结构。本发明克服了各种制备方法生产过程复杂，周期长，效率低等缺陷。本发明快速、简单的方法制备得到铁酸锌气敏涂层，后续热处理的温度，得到制备的最优的参数，获得具有选择性高、响应速度快的铁酸锌丙酮气体传感器，制备过程快速、简单，结构可控，提高传感器的性能。

技术领域

本发明涉及工程与材料科学及气体传感器技术领域，特别涉及一种铁酸锌丙酮气敏层的涂层制备方法。

背景技术

半导体材料由于其成本低且对气体响应的灵敏度高等特点，在气敏研究领域受到了广泛的关注。铁酸锌作为一种尖晶石相的复合半导体，其中Zn²⁺加入到Fe-O晶格中，使其具有较好的选择性和灵敏度，成为检测还原性气体的良好材料。

近年来，很多研究者都报道了铁酸锌涂层对丙酮气体表现出很好的响应特性。丙酮作为一种微毒的易挥发气体，近年来在生物医学领域受到了广泛关注。研究表明，通过检测人体呼出气体中丙酮的含量可以判断病人是否患有糖尿病，因为糖尿病患者呼出的气体中丙酮含量超过1.8ppm。因此制备检测极限低、灵敏度高、响应恢复快、成本低的铁酸锌气敏涂层便成为丙酮传感器研究的重要目标。

在本发明作出之前，目前，制备铁酸锌气敏涂层的方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、化学沉积法以及固相法等。但是这些制备方法生产过程复杂，生产周期长，而且生产效率低。因此寻找一种简易、快速、适用于生产的制备方法便成为制备铁酸锌气敏涂层的研究目标。

CN104569080A是一种基于中空花球状铁酸锌纳米材料的丙酮传感器，该专利通过水热合成法制备得到中空花状铁酸锌纳米粉末，之后将粉末涂覆到Al₂O₃绝缘体表面形成气敏层。该传感器由Ni-Cr线圈进行加热，Al₂O₃绝缘层表面的环形电极用于输出传感信号。

CN106198630A是一种基于介孔ZnFe₂O₄敏感材料的丙酮气体传感器。该专利采用硬模板法制备得到了纳米级介孔ZnFe₂O₄气敏材料，传感器结构是带有两个环形电极的Al₂O₃绝缘陶瓷管，也是将气敏材料涂覆至电极表面，电极由镍铬合金加热圈进行加热。

CN104749225A是一种基于ZnO/ZnFe₂O₄复合材料的丙酮气体传感器。该专利用化学沉淀法制备得到了具有中空微球结构的ZnO，再在其中滴入FeSO₄从而制备得到ZnO/ZnFe₂O₄复合材料，通过将粉末与去离子水混合得到粘度适中的浆料，并将浆料涂覆至传感器表面。该传感器结构与CN106198630A相同。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，研制一种铁酸锌气敏涂层的制备方法。

为了实现上述目标，本发明采用的技术方案是：

一种铁酸锌丙酮气敏层的涂层制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

(1)采用氧化铝Al₂O₃作为绝缘基体，将基体进行清洗并干燥，通过真空镀膜的方法在基体正面制备叉指型电极，在基体反面制备加热电极；