[发明专利]Au/SnS2二氧化氮气体传感器及制备工艺和应用

说明书

本发明涉及一种Au/SnS₂二氧化氮气体传感器，包括气敏材料和加热基板，气敏材料旋涂于加热基板表面；气敏材料包括金单质纳米颗粒和SnS₂纳米片形成的纳米复合材料。制备工艺包括：步骤一：将酸性缓冲液与无水乙醇混合，将SnCl₂·2H₂O加入混合液中搅拌溶解；再加入Na₂S₂O₃·5H₂O和硫粉，搅拌后倒入反应釜中反应，得黄色沉淀物；将沉淀物清洗、干燥，得SnS₂；步骤二：将SnS₂分散，加入氯金酸和L‑赖氨酸充分搅拌，再加入柠檬酸钠进行金单质还原；将所得产物清洗、干燥，得Au/SnS₂；步骤三：将Au/SnS₂加入去离子水，充分研磨后旋涂于加热基板表面，干燥，得Au/SnS₂二氧化氮气体传感器。本发明制备工艺简单，所得Au/SnS₂具有在制备气敏元件中的应用价值，传感器对二氧化氮响应灵敏、快速。

技术领域

本发明属于二氧化氮气体传感器技术领域，具体涉及一种Au/SnS₂二氧化氮气体传感器及制备工艺和应用。

背景技术

二氧化氮气体是一种常见的有毒有害气体，主要来源于工业生产中化学染料的燃烧、汽车尾气的排放等，被卫生组织认定为一种最常见、危害性最大的空气污染物。长期暴露在低浓度的二氧化氮气体环境中会危害人体健康，例如诱发肺气肿、支气管炎、哮喘等呼吸系统疾病。低浓度二氧化氮检测在医学领域中的应用开拓了该类气体传感器应用的新方向，例如通过检测人体呼出二氧化氮气体的含量诊断人体肺组织的感染情况，识别过敏性肠炎等。常见的二氧化氮气体传感器主要以金属氧化物研究为主，但是这类气体传感器具有工作温度高、易团聚、选择性差等缺点，导致其气敏特性难以达到要求。

近年来，随着二维纳米材料研究的大热，二硫化锡纳米材料在半导体材料领域的研究中受到越来越多的关注。二硫化锡纳米材料特殊的层状二维结构、稳定的物理化学特性，使其在低温条件下检测低浓度二氧化氮气体表现出良好的气敏特性。虽然二硫化锡气体传感器可以实现在低温条件下检测低浓度的二氧化氮气体，但是较长的响应恢复时间仍制约了该类传感器在日常生活与生产中的广泛应用。目前，如何缩短二氧化氮气体传感器的响应恢复时间，实现快速、准确的检测仍然是本领域研究的热点和难点。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种Au/SnS₂二氧化氮气体传感器，在低温条件下可加速二氧化氮气体与纳米复合材料表面的吸附与脱附，并表现出优异的气敏性能。

本发明的技术方案：

Au/SnS₂二氧化氮气体传感器，包括气敏材料和加热基板，所述气敏材料旋涂于所述加热基板的表面，涂覆厚度为50μm-100μm；所述气敏材料包括金单质纳米颗粒和SnS₂纳米片形成的纳米复合材料。旋涂即为旋转涂覆，将气敏材料旋涂于加热基板的表面，可以保证涂层的厚薄均匀，更能制备出气敏性能优异的二氧化氮气体传感器。

作为优选的技术方案，所述SnS₂纳米片的尺寸范围为200nm-600nm。

作为优选的技术方案，所述金单质纳米颗粒的尺寸范围为5nm-10nm。

作为优选的技术方案，所述加热基板为硅基微热板；所述加热基板正面为金叉指电极，背面带有加热电阻丝；所述加热电阻丝的加热温度范围为25℃-350℃。

作为优选的技术方案，所述Au/SnS₂纳米复合材料通过溶剂热法-沉积法两步法制备。

Au/SnS₂二氧化氮气体传感器的制备工艺，包括以下步骤：