[发明专利]一种高灵敏度低工作温度乙醇气体传感器元件的制备方法

摘要

本发明公开了一种高灵敏度低工作温度乙醇气体传感器元件的制备方法，选用改进溶胶凝胶法制备出的LaFeO₃纳米颗粒为工作物质，制备成旁热式陶瓷管气体传感器元件。通过前驱体中乙二醇EG的加入，增加溶液中阳离子的分布的均匀性及颗粒中空穴载流子浓度，不添加重金属和稀土贵金属，实现元件电阻的降低；通过二次烧结工艺的引入，减小颗粒尺寸及团聚现象，增加颗粒表面Fe⁴⁺离子的含量及吸附氧的能力，从而提高对乙醇的灵敏度并降低工作温度。利用本发明制备的LaFeO₃旁热式气体传感器元件在112℃的工作温度下，对200ppm乙醇的灵敏度可以达到46，对乙醇具有灵敏度高、工作温度低，且具有成本低廉、环境友好等优点。

主权项

一种高灵敏度低工作温度乙醇气体传感器元件的制备方法，其特征在于，具有以下步骤：（1）前驱体配料按化学计量比La:Fe=1:1准确称量La(NO₃)₃·6H₂O和Fe(NO₃)₃·9H₂O；（2）干凝胶的制备将前驱体配料溶于去离子水，按照阳离子总和与柠檬酸摩尔比为1:2加入柠檬酸配成混合溶液，滴入氨水调节PH到6.5‑7.5，将混合溶液置于70‑80℃水浴锅中搅拌，按照与阳离子总和摩尔比为1:2加入乙二醇EG形成溶胶，继续搅拌至干凝胶状态；所述阳离子总和均指La³⁺离子与Fe³⁺离子物质的量之和；（3）LaFeO₃纳米粉体的制备将干凝胶放入坩埚加热产生自燃现象，所得粉末研磨后放入马弗炉，在390‑410℃下烧结2h，去除残留有机物；将所得粉末手工研磨30分钟后放入马弗炉，在590‑610℃下烧结2h，得到纳米级LaFeO₃粉体；（4）旁热式陶瓷管结构气体传感器元件的制备取0.1±0.05g的LaFeO₃粉体置于玛瑙研钵中，加入0.025±0.005g玻璃纤维，用胶头滴管加入0.2‑0.3ml的松油醇，一起研磨至糊状；使用涂料笔将其均匀涂敷至带有两个环状金电极及四根Pt导线的陶瓷管芯外表面，干燥后放入马弗炉，在590‑610℃下烧结2h；将电阻为35±2Ω的Ni‑Cr加热丝穿过陶瓷管和四根电极导线一起焊接于传感器底座上，安装外罩套环，利用老化台在120mA电流下老化24h，制成旁热式气体传感器元件。