[发明专利]一种基于多孔CuFe2O4微球敏感材料的丙酮气体传感器及其制备方法

说明书

一种基于多孔CuFe₂O₄微球敏感材料的丙酮气体传感器及其制备方法，属于半导体氧化物气体传感器技术领域。传感器为管式结构，由外表面带有两条平行、环状且彼此分立的金电极的Al₂O₃陶瓷管衬底、涂覆在Al₂O₃陶瓷管外表面和金电极上的多孔CuFe₂O₄微球敏感材料、穿过Al₂O₃陶瓷管内部的镍铬合金加热线圈组成。本发明采用一步水热法制备多孔CuFe₂O₄微球敏感材料，CuFe₂O₄多孔微球的大小为150～200nm。本发明所述的的传感器具有集成度高、结构简单、价格低廉、体积小，适于大批量生产。并且该传感器对丙酮具有具有较快的响应和良好的长期稳定性，在丙酮含量检测方面有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于半导体氧化物气体传感器技术领域，具体涉及一种基于多孔CuFe₂O₄微球敏感材料的丙酮气体传感器及其制备方法。

背景技术

丙酮作为一种常见的有机溶剂，具有无色、透明、活泼、易燃、易挥发并具有辛辣气味的液体。丙酮对中枢神经系统具有抑制和麻醉作用，当空气中VOC达到一定浓度时会引起头痛、恶心、乏力等症状，严重时甚至引起抽搐、昏迷，对肝脏、肾脏、大脑和神经系统造成严重伤害并引起记忆力减退等严重后果。丙酮同其他有机溶剂一样遇明火、高热极易燃烧爆炸，且爆炸极限为2.55％～12.8％，因此对于丙酮气体的检测具有十分重要的意义。

半导体氧化物气体传感器是以半导体氧化物为敏感材料的电阻型气体传感器，与其它类型的传感器相比，半导体氧化物型气体传感器具有灵敏度高、检测下限低、响应恢复速度快以及成本低的有点，是目前应用最广泛的气体传感器之一。随着纳米科学与技术的发展，可以通过将气敏材料调控成纳米结构能够极大的提高材料的比表面积，增加表面活性位点，使材料的气敏特性得到改善。

CuFe₂O₄是一种具有反尖晶石结构的半导体氧化物，其容易合成，具有低毒以及高的热稳定性被认为是具有发展潜力的敏感材料之一。此外，CuFe₂O₄还表现出优异的催化性能，磁性以及电子传导性能，然而CuFe₂O₄材料应用于气体传感器的报道非常少。因而有必要开发一种简单的方法制备CuFe₂O₄敏感材料并调控其微纳结构，获得高性能的气体传感器。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于多孔CuFe₂O₄微球敏感材料的丙酮气体传感器及其制备方法。

本发明以多孔CuFe₂O₄微球作为敏感材料，一方面CuFe₂O₄作为半导体氧化物材料具有无毒、资源丰富的特点；另一方面，多孔CuFe₂O₄微球具有分等级结构，具有相对较大的比表面积，疏松多孔，能够提高待测气体与敏感材料表面的反应效率，从而进一步提高材料的灵敏度。

本发明所述的一种基于多孔CuFe₂O₄微球敏感材料的丙酮气体传感器为管式结构，由外表面带有两条平行、环状且彼此分立的Au电极的Al₂O₃陶瓷管衬底、涂覆在Al₂O₃陶瓷管外表面和金电极上的半导体氧化物敏感材料、穿过Al₂O₃陶瓷管内部的镍铬合金加热线圈组成，其特征在于：半导体氧化物敏感材料为多孔CuFe₂O₄微球敏感材料，且其由如下步骤如下制备得到：