[发明专利]一种基于微球复合膜的硫化氢气体检测方法及传感器

说明书

本发明公开了一种基于微球复合膜的硫化氢气体检测方法及传感器，所述方法包括制备ZnCo₂O₄、制备Ce/ZnCo₂O₄ MS、制备基于Ce/ZnCo₂O₄ MS复合膜的硫化氢气体传感器和检测H₂S的步骤。结果表明，Ce/ZnCo₂O₄微球复合材料对H₂S有良好的气敏传感性能，且有非常低的工作温度，能耗低。在最佳工作温度（100℃）条件下，所制作的基于Ce/ZnCo₂O₄微球复合膜传感器对H₂S的响应线性范围为0.1~20 ppm和20~100 ppm，检测下限达到0.05 ppm，在环境大气监测和环境保护等领域具有重要的应用前景。

技术领域

本发明属于化学/生物传感技术领域，具体涉及一种基于微球复合膜的硫化氢气体检测方法及传感器。

背景技术

近年来，有毒气体的监测对人类的安全和环境保护越来越重要。其中，硫化氢(H₂S)是一种无色有毒的还原性气体，低浓度时有臭鸡蛋气味，高浓度时会麻痹人类的嗅觉神经系统，接触低浓度H₂S会导致喉咙痛、咳嗽和眼睛发炎。一旦暴露在高浓度下，它会导致头痛、疲劳，甚至会因呼吸和心肌损伤而丧失意识。H₂S也是一种易燃的危险化学品，一旦暴露在明火或高温下会引起火灾和爆炸。此外，H₂S会导致结构材料劣化，对金属材料造成腐蚀，加速非金属材料的老化。因此，有效地检测和监测硫化氢浓度水平是至关重要的，因为它已成为对人类健康的潜在威胁。虽然荧光探针、电化学发光法、化学法和色谱法等多种检测方法对H₂S的检测是有效的，但其工艺复杂、成本高、操作繁琐，阻碍了它们的广泛应用。因此，开发简单、便携、高灵敏响应、高选择性的H₂S传感器很有必要。

近几十年来，基于金属氧化物半导体的气体传感器因其成本低、响应速度快、易于制造等优点受到越来越多的关注。目前为止，人们已经研究了不同的金属氧化物作为传感器应用的潜在材料，如SnO₂、ZnO、CuO、TiO₂、In₂O₃、NiO、Co₃O₄、Zn₂SnO₄、ZnCo₂O₄等。在追求新型高性能气敏材料的过程中，n型金属氧化物半导体比p型金属氧化物半导体具有更好的气敏性能而受到关注。ZnCo₂O₄作为一种典型的p型半导体材料，因其具有优良的电化学性能，被广泛应用于锂离子电池、催化剂、超级电容器和气体传感器等领域。对于在气体传感器领域的应用，ZnCo₂O₄是一种很有前途的材料，但从实际应用来看，ZnCo₂O₄的低气敏性仍然是需要克服的障碍。Ce是最重要的稀土资源之一，因其氧化还原能力好，储氧能力强，受到人们的关注。然而，基于Ce/ZnCo₂O₄微球复合膜用于硫化氢气体的传感检测还没有见报道。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种基于微球复合膜的硫化氢气体检测方法及传感器。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

所述基于微球复合膜的硫化氢气体检测方法包括如下步骤：

(1)制备ZnCo₂O₄；

(2)制备Ce/ZnCo₂O₄ MS；