[发明专利]基于三维蛋白石结构SnO2-ZnO复合物纳米敏感材料的丙酮气体传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于三维蛋白石结构SnO₂-ZnO多孔空心微球复合物纳米敏感材料的丙酮气体传感器，为旁热式结构，由外表面带有两条平行、环状且彼此分立的金电极的Al₂O₃绝缘陶瓷管衬底、涂覆在陶瓷管外表面和金电极上的纳米敏感材料、置于陶瓷管内的镍铬合金加热线圈组成；其特征在于：纳米敏感材料为三维蛋白石结构SnO₂-ZnO多孔空心微球复合物纳米材料，且其由如下步骤制备得到，

(1)首先将0.15～0.50g的聚苯乙烯磺酸钠、0.05～0.35g的碳酸氢钠、10～50mL的苯乙烯依次加入到150～500mL去离子水中，在氮气氛围下水浴加热并搅拌；搅拌0.5～1.5h后，加入0.05～0.35g的过硫酸钾，继续在氮气氛围下水浴加热并搅拌15～20h；

(2)反应结束后，将得到的产物用水和乙醇交替的进行离心洗涤，将得到的产物进行干燥，得到聚苯乙烯微球粉末；

(3)将5～15g步骤(2)得到的聚苯乙烯微球粉末加入到10～50mL、质量分数95～98％的浓硫酸溶液中，水浴加热搅拌4～6h，将得到的产物用去离子水和乙醇交替清洗5～7次，然后在70～90℃下烘干，得到磺化聚苯乙烯微球粉末；

(4)再将步骤(3)得到的0.05～0.18g的磺化聚苯乙烯微球粉末、0.05～0.25g的SnCl₂·5H₂O和0.05～0.25g的ZnCl₂加入到含有0.10～0.20mL、0.1～0.2M稀盐酸和含有0.10～0.20mL、质量分数25～30％过氧化氢水溶液的8～20mL去离子水中，搅拌40～80min直至其全部溶解；

(5)将步骤(4)得到的溶液在500～800℃下超声喷雾热分解2～4h，在超声喷雾热分解反应过程中始终以氮气作为载气，并在超声喷雾热分解装置尾部的锥形瓶中收集粉末；将得到的产物用去离子水和乙醇交替清洗5～7次，然后在70～90℃下烘干，再在400～600℃下进行煅烧2～5h，从而得到三维蛋白石结构SnO₂-ZnO多孔空心微球复合物纳米材料。

2.权利要求1所述的一种基于三维蛋白石结构SnO₂-ZnO多孔空心微球复合物纳米敏感材料的丙酮气体传感器的制备方法，其步骤如下：

(1)取三维蛋白石结构SnO₂-ZnO多孔空心微球复合物纳米材料与异丙醇按质量比0.4mg：0.8～2.0mg均匀混合形成浆料；用毛刷蘸取适量浆料涂覆在Al₂O₃绝缘陶瓷管衬底外表面，使其完全覆盖陶瓷管和金电极；并在金电极上引出铂丝导线；

(2)将涂覆好复合物纳米敏感材料的陶瓷管在220～280℃下烧结2～5h，然后将镍铬合金加热线圈穿过陶瓷管内部，通以直流电来提供工作温度；

(3)通过铂丝导线将步骤(2)得到的陶瓷管焊接在旁热式六角管座上，在180～220℃空气环境中老化5～8天，从而得到基于三维蛋白石结构SnO₂-ZnO多孔空心微球复合物纳米敏感材料的丙酮气体传感器。