[发明专利]一种基于ZnO纳米敏感材料的2-丁酮传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于ZnO纳米敏感材料的2-丁酮传感器，由外表面带有两条平行、环状且彼此分立的金电极的Al₂O₃陶瓷管衬底、涂覆在Al₂O₃陶瓷管外表面和金电极上的纳米敏感材料、置于Al₂O₃陶瓷管内的镍镉加热线圈组成；其特征在于：所述纳米敏感材料为3-氨基丙基三乙氧基硅烷APTES修饰的ZnO纳米材料，其制备步骤如下：

(1)将3～5mmol硝酸锌加入到30～40mL乙醇中，搅拌均匀，即为溶液A；

(2)将15～16mmol 2-甲基咪唑加入到30～40mL乙醇中，搅拌均匀，形成溶液B；

(3)将溶液B倒入溶液A中，继续搅并陈化；

(4)将步骤⑶产物离心、洗涤，干燥，获得2-甲基咪唑锌盐ZIF-8样品；

(5)将步骤⑷获得的ZIF-8样品在500～600℃下烧结，获得ZnO纳米材料；

(6)将步骤⑸获得的ZnO样品加入到含有APTES的乙醇溶液中，搅拌5～6h后，用乙醇洗涤，在70～90℃条件下干燥，获得APTES修饰的ZnO敏感纳米材料。

2.根据权利要求1所述的一种基于ZnO纳米敏感材料的2-丁酮传感器，其特征在于：所述步骤(3)中搅拌时间20～30分钟，陈化时间22～24小时。

3.根据权利要求1所述的一种基于ZnO纳米敏感材料的2-丁酮传感器，其特征在于：所述步骤(4)中在70～90℃条件下干燥。

4.根据权利要求1所述的一种基于ZnO纳米敏感材料的2-丁酮传感器，其特征在于：所述步骤(5)烧结1～3小时。

5.根据权利要求1所述的一种基于ZnO纳米敏感材料的2-丁酮传感器，其特征在于：步骤(6)中含有APTES的乙醇溶液中，V_APTES：V_乙醇＝0.2％～1％。

6.如权利要求1～5任一项所述的一种基于ZnO纳米敏感材料的2-丁酮传感器的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：

(1)将APTES功能化的ZnO纳米敏感材料分散在适量的去离子水中形成糊状浆料，然后蘸取少量浆料均匀地涂覆在外表面自带有两条平行、环状且彼此分立的金电极的Al₂O₃陶瓷管表面，形成敏感材料薄膜，并使敏感材料完全覆盖环形金电极；

(2)在50℃～100℃下烘烤30～45分钟，待敏感材料干燥后，把Al₂O₃陶瓷管在250～300℃下烧结2～3小时；然后将镍镉加热线圈穿过Al₂O₃陶瓷管内部作为加热丝，最后将上述器件进行焊接和封装，从而得到一种基于ZnO纳米敏感材料的2-丁酮传感器。

7.根据权利要求6所述的一种基于ZnO纳米敏感材料的2-丁酮传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)形成的敏感材料薄膜厚10～30μm。

8.根据权利要求6所述的一种基于ZnO纳米敏感材料的2-丁酮传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中镍镉加热线圈的电阻值为30～40Ω。

9.根据权利要求6所述的一种基于ZnO纳米敏感材料的2-丁酮传感器的制备方法，其特征在于：Al₂O₃陶瓷管的长为4～4.5mm，外径为1.2～1.5mm，内径为0.8～1.0mm；Au电极的间距为0.5～0.6mm，Au电极的宽度为0.4～0.5mm。