[发明专利]一种基于SnO2复合纳米纤维的乙醇气体传感器

权利要求书

1.一种基于SnO₂复合纳米纤维的乙醇气体传感器，该气体传感器为旁热式结构，包括：由外表面自带有2个平行且分立的环形金电极的氧化铝陶瓷管、涂覆在陶瓷管表面的敏感材料、穿过陶瓷管的镍铬合金加热线圈组成，每个金电极上连接有两根铂丝引脚；其特征在于，该敏感材料为静电纺丝法制备的SnO₂复合纳米纤维，所述SnO₂复合纳米纤维中包括SnO₂多孔空心球、ZnO纳米线。

2.根据权利要求1所述的一种基于SnO₂复合纳米纤维的乙醇气体传感器，其特征在于，所述SnO₂复合纳米纤维的制备过程为：将SnO₂多孔空心球、ZnO纳米线按比例混合后，加入到聚乙烯醇溶液中，得到纺丝溶液，进行静电纺丝，得到复合纤维膜，将其煅烧去除聚乙烯醇后，得到所述SnO₂复合纳米纤维。

3.根据权利要求2所述的一种基于SnO₂复合纳米纤维的乙醇气体传感器，其特征在于，上述纺丝溶液中，聚乙烯醇质量百分比为9wt.％。

4.根据权利要求3所述的一种基于SnO₂复合纳米纤维的乙醇气体传感器，其特征在于，所述SnO₂复合纳米纤维中，SnO₂多孔空心球、ZnO纳米线的质量比为4:1。

5.根据权利要求2所述的一种基于SnO₂复合纳米纤维的乙醇气体传感器，其特征在于，该SnO₂多孔空心球是以碳胶球为模板、水热法制备的，该SnO₂多孔空心球的粒径为200nm，其是由大量纳米颗粒构成的多孔壳层结构；该ZnO纳米线长度为500nm，直径为20～50nm。

6.根据权利要求2所述的一种基于SnO₂复合纳米纤维的乙醇气体传感器，其特征在于，该SnO₂复合纳米纤维的制备步骤：

步骤1、水热法制备碳胶球

将9g葡萄糖加入到50ml去离子水中搅拌均匀，然后将溶液移入水热釜中，在干燥箱180℃恒温下加热8h，反应结束后，自然冷却至室温，依次用酒精和去离子水离心分离、洗涤，重复洗涤三遍后，得到黑褐色产物碳胶球，将其在60℃干燥12h备用；

步骤2、制备SnO₂多孔空心球

将3.82mmol氯化锡加入到60ml乙醇与8ml水的混合液中搅拌均匀，形成溶液A，然后向溶液A中加入35mmol尿素，搅拌均匀形成溶液B，将上述制备的32mmol碳胶球加入溶液B，超声分散2h，将所得溶液静置30h，离心分离，洗涤，在80℃干燥12h，最后将干燥后的产物在580℃下干燥2h，得到SnO₂多孔空心球；

步骤3、制备纺丝溶液

取0.8g聚乙烯醇放入装有10g蒸馏水的锥形瓶中，在保温90℃下不断搅拌，使之完全溶解，自然冷却至室温；然后加入ZnO纳米线和上述得到的SnO₂多孔空心球，继续搅拌6h，得到纺丝溶液；

步骤4、静电纺丝

将上述纺丝溶液装入喷丝管中，插入一根10cm的铜丝作为正极，铝箔作为接收板，为负极，静电纺丝时所加电压为17kV，喷丝头与接收板之间距离为18cm，进行静电纺丝，得到SnO₂多孔空心球/ZnO纳米线/聚乙烯醇复合纤维膜；

步骤5、煅烧

将上述复合纤维膜在700℃下退火处理5h，以去除高分子聚乙烯醇，得到SnO₂复合纳米纤维。

7.根据权利要求2所述的一种基于SnO₂复合纳米纤维的乙醇气体传感器，其特征在于，所述敏感材料中包括的SnO₂多孔空心球掺杂有WO₃，WO₃与SnO₂质量比为1:67。

8.根据权利要求7所述的一种基于SnO₂复合纳米纤维的乙醇气体传感器，其特征在于，该SnO₂复合纳米纤维的制备步骤：

步骤1、水热法制备碳胶球

将9g葡萄糖加入到50ml去离子水中搅拌均匀，然后将溶液移入水热釜中，在干燥箱180℃恒温下加热8h，反应结束后，自然冷却至室温，依次用酒精和去离子水离心分离、洗涤，重复洗涤三遍后，得到黑褐色产物碳胶球，将其在60℃干燥12h备用；

步骤2、制备WO₃掺杂SnO₂多孔空心球

将3.82mmol的钨酸和氯化锡加入到60ml乙醇与8ml水的混合液中搅拌均匀，形成溶液A，然后向溶液A中加入35mmol尿素，搅拌均匀形成溶液B，将上述制备的32mmol碳胶球加入溶液B，超声分散2h，将所得溶液静置30h，离心分离，洗涤，在80℃干燥12h，最后将干燥后的产物在580℃下干燥2h，得到WO₃掺杂SnO₂多孔空心球；

步骤3、制备纺丝溶液

取0.8g聚乙烯醇放入装有10g蒸馏水的锥形瓶中，在保温90℃下不断搅拌，使之完全溶解，自然冷却至室温；然后加入ZnO纳米线和上述得到的WO₃掺杂SnO₂多孔空心球，继续搅拌6h，得到纺丝溶液；

步骤4、静电纺丝

将上述纺丝溶液装入喷丝管中，插入一根10cm的铜丝作为正极，铝箔作为接收板，为负极，静电纺丝时所加电压为17kV，喷丝头与接收板之间距离为18cm，进行静电纺丝，得到WO₃掺杂SnO₂多孔空心球/ZnO纳米线/聚乙烯醇复合纤维膜；

步骤5、煅烧

将上述复合纤维膜在700℃下退火处理5h，以去除高分子聚乙烯醇，得到SnO₂复合纳米纤维。