[发明专利]金修饰的花状SnS2

说明书

本发明属于气体传感器技术领域，提供了一种金修饰的花状SnS₂的二氧化氮气体传感器及制备方法。该二氧化氮气体传感器包括气体敏感材料和加热电极，所述气体敏感材料均匀涂覆于加热电极的表面；气体敏感材料为均匀分布金的花状SnS2，具有较大的表面积‑体积比结构，以及Au纳米颗粒可以作为具有特定催化特性的活性催化剂，可以增强吸附物质从活性位点到非活性位点的扩散和转移速率。本发明采用水热法和水浴法制备获得一种金修饰的花状结构纳米材料，其原材料获取方便、价格低廉、制备过程简单。

技术领域

本发明属于电子元器件技术领域，具体涉及一种金修饰的花状SnS2的二氧化氮气体传感器及制备方法。

背景技术

随着科技和社会的发展，气体传感器作为一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器，被广泛应用于工业、生活的各个领域，如石油、化工、钢铁、冶金、矿山、环保、市政、医疗、食品等诸多领域。例如在环境保护领域，气体传感器被用于检测工业废气污染源的排放强度；在安全领域，气体传感器被用于监控煤矿、化工企业易燃易爆气体的泄漏；在医疗领域，气体传感器通过检测疑似病人呼出气体中的某些特定标记物来进行疾病的预防、诊断，具有无痛、快速和便利的优点。

气体传感器主要有半导体式、接触燃烧方式、化学反应式、光干涉式、热传导式、红外线吸收散式等。而这当中以半导体气体传感器应用更为广泛。石墨烯是最早被发现且被广泛研究的二维材料，因其超高的电子迁移率和大的比表面积有望成为新型的气敏材料。但石墨烯制作工艺较为复杂，对少层尤其是单层石墨烯的分离尤为困难，具有零禁带宽度，对光激发几乎没有任何响应，气体选择性差等特点，大大阻碍了石墨烯在纳米电子和光电器件的应用。随着科研方向不断深入，人们对具有突出性能的二维层状材料(2DLM)的极大兴趣，特别是过渡金属二硫化物(TMDs)。

过渡金属二硫化物(TMDs)中，硫化锡(SnS₂)是一种典型的n型半导体，具有2.1eV的良好带隙，具有较大的电负性，地球丰富且环境友好的特性，有望用于气体传感应用。Ou(Jian Zhen Ou,Wanyin Ge,Benjamin Carey.etal.Physisorption-based chargetransfer in two-dimensional SnS2 for selective and reversible NO2 gassensing,ACS nano 9(2015)10313–10323.)等人报道，多层SnS₂薄片在低于160℃的工作温度下显示出高灵敏度和对NO₂的优异选择性。Giberti(A.Giberti,A.Gaiardo,B.Fabbri.etal.Tin(IV)sulfide nanorods as a new gas sensing material,Sens.Actuators B 223(2016)827–833.)等合成了SnS₂纳米棒材料，并报道了在300℃的工作温度下对丙酮和乙醛的良好选择性。熊(Y.Xiong,W.Xu,D.Ding.etal.Ultra-sensitiveNH 3sensor based on flower-shaped SnS₂ nanostructures with sub-ppm detectionability,J.Hazard.Mater.341(2018)159–167.)等人合成了SnS₂的纳米花，可以在200℃下有效地检测出NH₃(0.5-100ppm)。然而，以上SnS₂的气体传感器需要在高温下工作且功耗高，这极大地限制了气体传感器的广泛应用。用贵金属进行表面改性被认为是增强基于金属氧化物的气体传感器的气体传感性能的有效策略。诸如金，铂和银之类的贵金属纳米粒子是一类具有独特化学和物理性质的材料，在气体传感器中得到了广泛的应用，因为它们可以改善气体分子的吸附并加速传感器与测试气体之间的电子交换。贵金属修饰能起到催化作用，从而降低工作温度，减少气体响应时间等。