[发明专利]ZnO/ZnFe2O4复合敏感材料、制备方法及在丙酮气体传感器中的应用

摘要

本发明属于金属氧化物气体传感器技术领域，具体涉及一种复合敏感材料ZnO/ZnFe2O4的设计、合成及其在丙酮气体传感器中的应用。本发明在敏感材料的设计与制备过程中，首先采用微波加热技术成功合成了ZnO中空微球，然后利用外延生长的办法在ZnO中空微球表面生长一层ZnFe2O4纳米片。整个合成过程简单、高效、节能，适于规模化生产。相比较单一组分的ZnO中空微球而言，经过ZnFe2O4纳米片修饰后的ZnO气体传感器可对丙酮表现出更加优异的气敏特性。加之，该种类型的气体传感器体积小、成本低，使得这种基于ZnO/ZnFe2O4异质结构的气体传感器更加适用于丙酮气体的监测。

主权项

一种用于丙酮传感器的复合敏感材料ZnO/ZnFe2O4，其特征在于：是由ZnO中空微球和在其表面生长的ZnFe2O4纳米片构成的异质结构；ZnO中空微球的外径为2～4μm，内径为1～2.5μm；单个ZnFe2O4纳米片的厚度为8～15nm，在ZnO中空微球表面生长的ZnFe2O4纳米片层的厚度为80～150nm；且该复合敏感材料由如下步骤制备得到，(1)ZnO中空微球的制备①依次称取0.8～1.2g二水合醋酸锌和0.03～0.08g二水合柠檬酸三钠加入到150～220mL去离子水中，搅拌使其溶解完全，形成澄清透明溶液，然后量取4～6mL氨水加入到上述溶液中，继续搅拌5～10min；②利用微波将反应溶液加热到75～95℃，然后保持10～60min，微波加热功率为200～500W；③待反应结束后，将所得的白色沉淀用去离子水和乙醇交替离心洗涤5～8次，洗掉反应溶液中的残余离子，将洗涤后的产物在60～80℃条件下干燥，从而得到ZnO中空微球；(2)ZnO/ZnFe2O4复合敏感材料的制备①取40～60mg ZnO中空微球加入到40～50mL去离子水中，超声1～5min使ZnO中空微球分散完全；②将2～6mL、0.3～0.8M的FeSO4溶液缓慢滴加到上述分散液中，室温下搅拌5～10min，将得到的产物用去离子水和乙醇交替离心洗涤5～8次；然后在60～80℃下干燥，最后在400～500℃条件下煅烧2～5小时，从而得到ZnO/ZnFe2O4复合敏感材料。