[发明专利]Zn–In

说明书

本发明涉及一种Zn–In₂O₃多孔纳米纤维气敏材料的制备方法及应用，主要是用静电纺丝的方法合成In₂O₃纳米纤维，再利用化学气相沉积的方法将Zn粉末热蒸发至In₂O₃纳米纤维表面，形成Zn金属纳米颗粒修饰的In₂O₃复合纳米纤维材料，极大提升了材料的室温气敏性能，在室温下对N0₂气体具有高的响应值和高的选择性，室温工作避免了高温工作带来的安全隐患、额外能耗及气敏材料团聚现象，有利于传感器的微型化和商业化应用。

技术领域

本发明涉及气体传感器技术领域，具体涉及Zn–In₂O₃多孔纳米纤维气敏材料的制备方法及应用。

背景技术

近年来随着工业化进程的不断推进和机动车数量的增加，排放至大气中的NO₂污染物日益增加，破坏生态环境和危害人类健康。NO₂本身有毒，即使1ppm低浓度的N0₂也会对人的上呼吸道造成损害,并且NO₂会引发酸雨和造成光化学烟雾。目前,最常用的NO₂传感器是基于金属氧化物的电阻式半导体气体传感器。In₂O₃是一种宽禁带半导体材料，具有低电阻和高化学稳定性等特性，在探测NO₂气体领域具有重要的应用。但目前基于In₂O₃的NO₂气体传感器仍存在工作温度高和响应值低的问题。高的工作温度不仅增加了安全隐患和额外能耗，而且产生气敏材料团聚现象，导致器件性能的退化，这些都不利于传感器的微型化和商业化。

贵金属表面改性是提升In₂O₃的NO₂气体传感器性能的重要途径。Sang Sub Kim等著的Enhanced NO₂ sensing characteristics of Pd-functionalized networked In₂O₃nanowires阐述了利用溅射的方法在In₂O₃纳米线表层修饰了Pd层，这种Pd–In₂O₃纳米线展现出增强的气敏性能，在300℃下对5ppm NO₂的响应值达到4.8。Seung-Bok Choi等著的Optimization of the Pt nanoparticle size and calcination temperature forenhanced sensing performance of Pt-decorated In₂O₃ nanorods阐述了采用溶胶凝胶法在In₂O₃纳米线表面修饰Pt纳米颗粒，在300℃下对200ppm NO₂的响应值达到11.0。RaadS.Sabry等著的参考文献Hydrothermal synthesis of In₂O₃:Ag nanostructures for NO₂gas sensor阐述了利用水热法制备Ag–In₂O₃纳米结构，其在100℃下对150ppm NO₂的响应值为1.8。尽管这些贵金属修饰增强了In₂O₃基气敏传感器对NO₂的响应，但其响应值仍然偏低，工作温度仍然比较高。特别是这些贵金属价格昂贵，不利于商业化大规模应用。

为了解决此问题，本发明利用CVD(化学气相沉积)的方法将Zn蒸发至In₂O₃纳米纤维上，合成Zn金属纳米颗粒修饰的In₂O₃复合纳米纤维材料，大大降低成本，而且尚未被报道。