[发明专利]一种SnO2掺杂ZnO的氢气传感材料的制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种SnO₂掺杂ZnO的氢气传感材料的制备方法与应用。该制备方法包括以下步骤：氧化锌分散在乙醇溶液中，磁力搅拌10min后再超声10min，继续搅拌10min，作为溶液A；将二水氯化亚锡溶液边搅拌边滴入溶液A中，滴加完毕后继续磁力搅拌20min，将混合溶液转移至反应釜中，连同反应釜置于烘箱中120℃时反应24h，再将反应生成物分别用乙醇和水离心洗涤3次后，于烘箱中80℃干燥20h，得到浅黄色粉末；将浅黄色粉末在400‑600℃下煅烧2 h，即可。本发明方法制备过程简单，且所得SnO₂掺杂ZnO的氢气传感材料对低浓度的氢气灵敏度高，且制备过程简单。

技术领域

本发明属于气敏材料技术领域，具体涉及一种SnO₂掺杂ZnO的氢气传感材料的制备方法与应用。

背景技术

随着人类对能源的需求量日益增长，化石燃料等不可再生能源面临枯竭的危险，其对环境的影响也不容忽视。所以，开发和利用新能源成为越来越迫切的要求。氢气作为新能源，越来越受到人们的关注。其本身无毒，完全燃烧放出的热量高，且燃烧后的产物为水，不污染空气。所以，它被认为是理想的清洁的高能燃料。同时，氢也是一种重要的工业原料，在电子工业、汽车业、冶金工业、石油化工、浮法玻璃、精细有机合成、航空航天、食品加工等方面有着广泛的应用。

氢气无色、无味、无毒、易燃易爆，并且分子量很小，在生产、储存、运输、使用过程中很容易发生泄露，而且氢气具有很强的渗透能力。同时，氢气的着火点为585℃，当空气中的氢气含量在4%至75%的范围时，遇到明火就会发生爆炸，这给氢气的储存和使用带来很大不便。因此，开发能检测低浓度，响应高，选择性好，响应恢复快的氢气传感器势在必行。近年来，纳米结构的氧化锌由于成本低、无毒、形貌多样可调控，被广泛应用于半导体气体传感器。

ZnO传感器发展至今，被广泛研究使用，但仍然存在一定的缺点，例如选择性差、使用寿命短、稳定性较差。目前，研究者们通过采用不同的合成方法，构造不同的形貌结构，利用各种掺杂修饰改性等手段对ZnO半导体传感材料进行气敏性能的优化和提高，从而得到对一定浓度氢气有较高灵敏度，良好的选择性和快速响应恢复速度的传感器。本发明采用水热法成功合成了一种新型气敏材料，是具有不同SnO₂掺杂量的核-壳ZnO微米球。

发明内容

针对目前ZnO传感材料选择性的不足，本发明的目的在于提供一种SnO₂掺杂ZnO的氢气传感材料的制备方法与应用，该方法制备的氢气传感材料对低浓度的氢气灵敏度高，且制备过程简单。

为解决现有技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种SnO₂掺杂ZnO的氢气传感材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，氧化锌(ZnO)分散在乙醇溶液中，磁力搅拌10min后再超声10min，继续搅拌10min，作为溶液A；

步骤2，将二水氯化亚锡(SnCl₂·2H₂O)溶液边搅拌边滴入溶液A中，滴加完毕后继续磁力搅拌20min，将混合溶液转移至反应釜中，连同反应釜置于烘箱中120℃时反应24h，再将反应生成物分别用乙醇和水离心洗涤3次后，于烘箱中80℃干燥20h，得到浅黄色粉末；

步骤3，将浅黄色粉末在400-600℃下煅烧2 h，即得氢气传感材料。

作为改进的是，步骤1中还加入聚乙烯吡咯烷酮（PVP）。

作为改进的是，步骤2中Zn²⁺/Sn²⁺摩尔比为30-60：1。

作为改进的是，步骤3中煅烧温度为450℃。