[发明专利]一种以p型铜铁矿结构氧化物为敏感材料的室温氨气传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种以p型铜铁矿结构氧化物为敏感材料的室温氨气传感器及其制备方法。首次把p型铜铁矿结构AgAlO₂作为氨气传感器的敏感材料，构建了一种性能优良的电阻式室温氨气传感器。该传感器充分利用了半导体电阻式传感材料灵敏度高、成本低、装置简单、易于集成化、易于实现现场连续检测的优点和AgAlO₂在室温下对氨气选择性高的特点，构建出可以在室温工作且对氨气响应灵敏（检测下限可达到百万级别）、选择性好、稳定性好且经济环保的电阻式传感器，同时也为氨气传感器找到了一种很好的敏感材料，更为p型宽带隙铜铁矿结构氧化物开辟了一种新的应用领域。

技术领域

本发明属于敏感材料以及传感器技术领域，具体涉及一种以p型铜铁矿结构氧化物为敏感材料的室温氨气传感器及其制备方法。

背景技术

氨在化工、轻工、化肥、制药、合成纤维等领域具有广泛的用途，常被用来制造氨水、氮肥（尿素、碳铵等）等，还有一些含氮无机盐及有机物中间体等也都需直接以氨为原料。氨在常温常压下以气体的形式存在，称为氨气。氨气是一种具有强烈刺激性气味的无色气体，对人的皮肤、眼睛以及呼吸器官的粘膜具有刺激、灼伤作用，如果吸入过多，能引起肺肿胀，以至死亡。金属半导体材料是最早应用于氨气传感器的一类材料，主要是依靠接触氨气前后的电导率变化进行检测，具有成本低廉、灵敏度高、便于携带等优点。但目前氨气传感器存在选择性差、响应-恢复时间长、需在高温（150℃）工作等缺点。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的不足，提供一种对氨气响应灵敏度高、选择性好、稳定性强、响应-恢复时间短且在室温工作的新型氨气传感器及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种以p型铜铁矿结构氧化物为敏感材料的室温氨气传感器，包括气敏材料合基板，所述气敏材料均匀涂覆在所述基板表面，所述气敏材料成分为p型铜铁矿结构AgAlO₂纳米颗粒，所述气敏材料涂覆厚度为500 nm-100μm。

所述p型铜铁矿结构AgAlO₂纳米颗粒的粒径范围为20 nm-600nm。

所述基板为带有Pt、Au或者Al电极的Al₂O₃基板。

一种以p型铜铁矿结构氧化物为敏感材料的室温氨气传感器的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，制备p型铜铁矿结构AgAlO₂纳米颗粒：

将Al(NO₃)₃·9H₂O和AgNO₃溶于去离子水中，溶解后加入NaOH，将上述溶液倒入聚四氟乙烯内衬中，内衬填充度为60%-70%，将高压釜放入烘箱中190-230℃反应24-64小时后冷却至室温取出，将银白色粉末使用1M/L稀氨水、1M/L稀硝酸、去离子水洗涤，干燥待用；

步骤二，制备气敏材料浆料：

将p型铜铁矿结构AgAlO₂纳米颗粒和无水乙醇、乙基纤维素、松油醇混合，磁力搅拌均匀，获得气敏材料浆料；

步骤三，制备氨气传感器：

将上述制备的气敏材料浆料涂覆在基板上形成气敏薄膜，所述气敏材料涂覆厚度为1μm-100μm；将气敏薄膜在300-500℃烧结1-4小时，最终所得即为AgAlO₂氨气传感器。

其中，所述步骤一中Al(NO₃)₃·9H₂O、AgNO₃和NaOH的摩尔比为1：（0.8-1.5）：（2-6）。