[发明专利]一种基于CNTs@α-Fe2O3异质结复合材料的丙酮气体传感器及其制备方法

摘要

一种基于CNTs@a‑Fe₂O₃异质结复合材料的丙酮气体传感器及其制备方法，属于气体传感器技术领域。由外表面带有2个彼此平行且分立的环状金电极的绝缘氧化铝陶瓷管衬底、涂覆在绝缘氧化铝陶瓷管衬底外表面和金电极上的半导体金属氧化物气体敏感材料和置于绝缘陶瓷管内的镍铬合金加热线圈组成，每个金电极上均带有铂丝导线；敏感材料为CNTs和α‑Fe₂O₃纳米棒复合的异质结分等级结构纳米材料。本发明所述传感器具有结构简单、价格低廉、体积较小、结实耐用和大批量生产的优点，并且气敏特性的测试结果表明该传感器可对低浓度丙酮进行检测并且具有极佳的长期稳定性，使得其对工业生产中丙酮泄露的检测和报警方面及医疗检测方面有着重要的应用前景。

主权项

1.一种基于CNTs@α‑Fe2O3异质结复合材料的丙酮气体传感器，由外表面带有2个彼此平行且分立的环状金电极的绝缘氧化铝陶瓷管衬底、涂覆在绝缘氧化铝陶瓷管衬底外表面和金电极上的半导体金属氧化物气体敏感材料和置于绝缘氧化铝陶瓷管内的镍铬合金加热线圈组成，每个金电极上均带有铂丝导线；其特征在于：半导体金属氧化物气体敏感材料为基于CNTs@α‑Fe2O3异质结分等级结构复合材料，且其由如下步骤制备得到，(1)首先配制预处理CNTs的混酸溶液，其中浓硫酸和浓硝酸的体积比为3：1；取0.1～0.3g CNTs放入30～50mL混合酸中，超声30～60min，在70～100℃下保持4～6h，自然冷却至室温后，过滤，并用去离子水和乙醇交替清洗，将样品标记为F‑CNTs，烘干后待用；(2)配制浓度为0.8～1.2M的FeCl3的水溶液，取20～30mL FeCl3水溶液，加入8～15mg F‑CNTs，超声10～30min；(3)将步骤(2)超声后的混合液置入80～90℃水浴加热5～10h，自然冷却至室温后，离心，并用乙醇和去离子水交替清洗离心产物，将离心得的沉淀烘干，即得到CNTs@FeOOH复合材料；(4)将步骤(3)得到的CNTs@FeOOH复合材料在400～450℃下烧结5～8h，即得到CNTs和α‑Fe2O3异质结分等级结构复合材料，其中α‑Fe2O3为棒状，其长度为110～180nm，直径为40～80nm。