[发明专利]一种ZnO纳米纤维气敏材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于气敏传感器技术领域，具体涉及一种ZnO纳米纤维气敏材料的制备方法。

背景技术

近年来，气体在使用、运输、和生产的过程中经常会发生泄露事故，并会引起一系列的爆炸、火灾，而这些气体大部分是具有毒有害，且易燃易爆，而这些气体主要是科技水平的发展、工业生产的进步、以及生产规模的逐步扩大、产品种类的不断增加产生的，也会对大气造成严重的污染，或使人中毒等，这些气体存在许多潜在的危险，轻则危害人类的财产安全，重则危害人类的人身安全。同时随着生活水平的不断提高，液化气和天然气己经普遍存在于日常生活中。但是，由于液化气和天然气泄露而引起火灾、中毒甚至是爆炸等事件日益增加。人类自身对有毒有害气体定量的判断能力是有限的，在人体还没有感觉到的时候，危险就己经发生了。因此，需要检测环境中是否存在有毒有害气，这就需要精确的测量气体浓度和气体种类的设备仪器。

ZnO是一种宽禁带、直接带隙Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体，它的禁带宽度为3.37eV，在室温下，它的激子结合能可达60meV，具有优良的电学、光学、压电和气敏等性能，被广泛应用于许多重要领域。

发明内容

解决的技术问题： 本发明的目的是提供一种ZnO纳米纤维气敏材料的制备方法，所得气敏材料对丙酮和H₂S都具有较高的灵敏度。

技术方案： 一种ZnO纳米纤维气敏材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，以重量份计，将PVA 8-12份加至去离子水100份中，溶胀，再加入海藻酸钠0.5-1.2份、柠檬酸0.2-0.5份、葡萄糖0.1-0.6份，加热至80-90℃，保温4-6h，得到基体液；

步骤2，以重量份计，将C₄H₆O₄Zn·2H₂O 10-20份、La(NO₃)₃·6H₂O 3-5份、Ce(NO₃)₃·6H₂O 1-4份加至步骤1所得基体液中，加热至50-60℃，保温30-40min，边搅拌边滴加无水乙醇2-8份，得到纺丝液；

步骤3，将步骤2所得纺丝液进行静电纺丝，收集纤维；

步骤4，将步骤3所得纤维置于真空管式炉中烧结，即得。

进一步地，步骤1中还加入表面活性剂十二烷基苯磺酸钠0.1-0.3份。

进一步地，步骤1中溶胀条件为30-40℃、12-24h。

进一步地，步骤2中搅拌速度为100-200rpm。

进一步地，步骤3中静电纺丝的电压为8-12kV、接收距离为10-15cm。

进一步地，步骤4中烧结温度为600-650℃、时间为2-4h。

有益效果：本发明的ZnO纳米纤维气敏材料对丙酮和H₂S都具有较高的灵敏度，响应和恢复时间较快。

具体实施方式

实施例1

一种ZnO纳米纤维气敏材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，以重量份计，将PVA 8份加至去离子水100份中，溶胀，再加入海藻酸钠0.5份、柠檬酸0.2份、葡萄糖0.1份，加热至80℃，保温6h，得到基体液；

步骤2，以重量份计，将C₄H₆O₄Zn·2H₂O 10份、La(NO₃)₃·6H₂O 3份、Ce(NO₃)₃·6H₂O 1份加至步骤1所得基体液中，加热至50℃，保温40min，边搅拌边滴加无水乙醇2份，得到纺丝液；

步骤3，将步骤2所得纺丝液进行静电纺丝，收集纤维；

步骤4，将步骤3所得纤维置于真空管式炉中烧结，即得。

其中，步骤1中还加入表面活性剂十二烷基苯磺酸钠0.1份，溶胀条件为30℃、24h。

步骤2中搅拌速度为100rpm。

步骤3中静电纺丝的电压为8kV、接收距离为15cm。

步骤4中烧结温度为600℃、时间为4h。