[发明专利]掺银三氧化二铁纳米材料的甲醛气体传感器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种掺银三氧化二铁纳米材料的甲醛气体传感器及其制备方法，属于气体传感器技术领域。传感器的敏感材料为掺杂Ag的Fe₂O₃纳米材料，粒径为300～500nm。采用Fe₂O₃/Ag作为敏感材料，不但应用了其较高比表面积，还有效的利用Ag的低电阻率提高灵敏度。掺杂碳纳米管的Fe₂O₃/Ag纳米材料经过烧结后会形成多孔结构，增大了比表面积，有效的提高了响应时间。本发明采用的工艺简单、制得的器件体积小、灵敏度高，因而具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及气体传感器技术领域，特别涉及一种掺银三氧化二铁纳米材料的甲醛气体传感器及其制备方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对室内环境污染问题越来越重视。造成室内环境污染的有毒物质主要有甲醛、苯、氨、氡、一氧化碳等物质，这些有毒物质给我们的环境和身体健康带来了严重的威胁。特别是甲醛气体，它广泛存在于人们日常接触的生活物品以及室内家居的装修板材中，如胶合板、纤维板、刨花板、胶水和粘合剂等。随着人们环境保护意识的加强，室内甲醛的快速检测使得开发高性能气体传感器成为一种必要。

气体传感器指能够感知环境中某种气体及其含量的一种装置或者器件，它能将与气体种类和含量有关的信息转换成电信号（电流或者电压）输出。

用于气体传感器的材料有很多，目前主要应用电阻型金属氧化物半导体敏感材料。不同的氧化物半导体材料对气敏性能有很大的影响，除此之外，不同形貌的金属氧化物半导体敏感材料对气敏性能也有很大的影响，因此往往通过合成不同形貌的敏感材料来改善气敏性能。在合成不同形貌敏感材料的过程中，对材料烧结温度设置进行细化，对甲醛气体的灵敏度以及响应恢复时间的微观形貌都会有提高。

半导体气体传感器在空气中长期暴露，空气的温度、湿度以及其他外界杂质等都可能降低元件的稳定性，因此，传感器都需要老化后才能使其稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种掺银三氧化二铁纳米材料的甲醛气体传感器及其制备方法，解决了现有技术存在的上述问题。纳米Fe₂O₃属于半导体材料，其电学性质对温度、湿度和一些还原性气体等较为敏感。在一定温度下，Ag离子可以阻止Fe₂O₃纳米晶粒的生长，掺入Ag后得到的Fe₂O₃/Ag纳米材料比纯的Fe₂O₃纳米材料具有更大的比表面积，气体能够和敏感材料表面有更大的接触，提高对气体的响应恢复时间。Ag可以降低气敏元件的电阻，从而提高灵敏度。同时本发明采用的工艺简单、制得的器件体积小、灵敏度高，因而具有重要的应用价值。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

掺银三氧化二铁纳米材料的甲醛气体传感器，由外罩套环、底座、陶瓷管、Au电极、Pt导线、Ni-Cd加热丝和掺杂Ag的Fe₂O₃纳米材料组成，所述陶瓷管为中空状，陶瓷管两端的Au电极分别连接两根Pt导线，每个Au电极上的两根Pt导线之间短路；Ni-Cd加热丝穿过陶瓷管，电阻为30Ω。

所述的掺杂Ag的Fe₂O₃纳米材料的粒径为300～500nm，比表面积为0.06～10.26，形状大致为方形或方片形，晶粒均匀，排列疏松。

本发明的另一目的在于提供一种掺银三氧化二铁纳米材料的甲醛气体传感器的制备方法，其步骤如下：

（1）、掺银三氧化二铁纳米材料的制备