一种金负载锡酸锌气敏材料的制备方法及产品和应用与流程

本发明涉及一种半导体传感器气敏材料的，具体为一种金负载锡酸锌气敏材料的制备方法及其产品和应用。

背景技术：

1、气敏材料指的是当某一种材料吸附某种气体后，该材料的电阻率发生变化的一种功能材料。最初就发现金属氧化物具有气敏效应，接触气体时，其电阻率随气体种类及浓度的变化而变化，从此气敏材料概念应运而生。随着科学技术的发展，气敏材料的发展经历了从小分子无机物到高分子导电聚合物、从单一材料到复合材料、从简单掺杂到纳米复合等阶段，相关研究也越来越深入。近些年来用于监测环境中有毒有害气体的传感器被大量研究，这其中主要是半导体金属氧化物气体传感器以及光学传感器，对h2s、co、nox、nh3、挥发性有机化合物(vocs)等有毒有害气体的监测。

2、sno2是目前研究最为广泛的气敏材料之一，也是制造气敏传感器的理想材料，它用于检测ppm(百万分之一)及以上浓度的气体。然而，氧化锡(sno2) 氧化锡是甲烷传感器中最常用的材料之一。氧化锡具有高度的选择性和灵敏度,对甲烷具有很好的检测效果。同时,氧化锡的成本相对较低,制作成本也较低。但是,氧化锡的热稳定性较差，容易受到高温和湿度的影响,导致传感器的性能下降，限制了其在甲醛气体检测方面的实际应用，zno是目前研究最为广泛的气敏材料之一。根据传感器器件发展的最新趋势，设计合适的贵金属负载复合结构材料一直被认为是提高气敏传感器性能的有效且经济的策略。

3、本发明通过一种简单方法制备金负载锡酸锌气敏材料，通过贵金属负载以及金属复合氧化物的结合，使得其在室温下对甲烷气体有较高的气敏响应度，提高了甲烷监测精度，弥补了现有的技术缺陷。

技术实现思路

1、为克服现有技术的不足，本发明目的在于一种金负载锡酸锌气敏材料的制备方法。

2、本发明的再一目的在于：提供上述方法制备的金负载锡酸锌气敏材料产品。

3、本发明的又一目的在于：提供上述产品的应用。

4、本发明目的通过下述方案实现，一种金负载锡酸锌气敏材料的制备方法，具体步骤为：

5、（1）将有机锡盐和正硅酸四乙酯按100 mmol：1~3 mmol溶于70 ml无水乙醇中进行超声分散20~30 min，然后搅拌1~2 h。

6、（2）将10 ml去离子水逐滴加入上述悬浊液中，形成溶胶。

7、（3）将100 mmol可溶性锌盐加入上述溶胶中，并向其中缓慢滴加5ml氯金酸（1 mg/ml）溶液，连续搅拌1~2 h后加入100 ml反应釜中，150~180 ℃反应10~15 h，得到金负载的sio2包覆的锡酸锌前驱体，用去离子水洗涤3~5次，60~80 ℃真空烘箱烘干，500~650 ℃煅烧3~5 h，得金负载的sio2包覆的锡酸锌。

8、（4）将金负载的sio2包覆的锡酸锌溶于热碱2~3 h，过滤、用去离子水洗涤3~5次，60~80 ℃真空烘箱烘干，得金负载的锡酸锌气敏材料。

9、所述步骤（1）中，有机锡盐是异丙醇锡、新癸酸锡中的一种或其组合。

10、所述步骤（3）中，锌盐为硝酸锌、醋酸锌或氯化锌中的一种或其组合。

11、所述步骤（4）中，热碱为氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或其组合。

12、本发明提供一种金负载锡酸锌气敏材料，根据上述任一所述方法制备得到。

13、本发明提供一种金负载锡酸锌气敏材料作为气敏材料在甲烷检测中的应用。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

15、本发明通过一种简单方法制备金负载锡酸锌气敏材料，通过贵金属负载以及金属复合氧化物的结合，使得其在室温下对甲烷气体有较高的气敏响应度，提高了甲烷监测精度，弥补了现有的技术缺陷。

技术特征：

1.一种金负载锡酸锌气敏材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，

2.根据权利要求1所述的一种金负载锡酸锌气敏材料的制备方法，其特征在于所述的有机锡盐是异丙醇锡、新癸酸锡中的一种或其组合。

3.根据权利要求1所述的一种金负载锡酸锌气敏材料的制备方法，其特征在于，其特征在于所述的锌盐为硝酸锌、醋酸锌或氯化锌中的一种或其组合。

4.根据权利要求1所述的一种金负载锡酸锌气敏材料的制备方法，其特征在于，其特征在于所述的热碱为氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或其组合。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种金负载锡酸锌气敏材料的制备方法，其特征在于，按如下步骤制备：

6.根据权利要求1至4任一项所述的一种金负载锡酸锌气敏材料的制备方法，其特征在于，按如下步骤制备：

7.根据权利要求1至4任一项所述的一种金负载锡酸锌气敏材料的制备方法，其特征在于，按如下步骤制备：

8.一种金负载锡酸锌气敏材料，其特征在于根据权利要求1-7任一所述方法制备得到。

9.一种根据权利要求8所述金负载锡酸锌气敏材料作为气敏材料在甲烷检测中的应用。

技术总结本发明提供一种金负载锡酸锌气敏材料的制备方法，将有机锡盐和正硅酸四乙酯按100 mmol：1~3 mmol溶于70 mL无水乙醇中超声分散20~30 min后，搅拌1~2 h得悬浊液；将10 mL去离子水滴加在悬浊液中，形成溶胶；将100 mmol可溶性锌盐加入所述溶胶中，并缓慢滴加氯金酸溶液，连续搅拌1~2 h后在反应釜中150~180℃反应10~15 h，得到金负载的二氧化硅包覆的锡酸锌前驱体，洗涤、烘干后500~650℃煅烧3~5 h，得金负载的二氧化硅包覆的锡酸锌；将其溶于热碱2~3 h，过滤、洗涤烘干，得金负载的锡酸锌气敏材料。所得金负载锡酸锌材料比二氧化锡对甲醛的气敏响应度更高。技术研发人员：吴晓燕,邬淑红,陈超,陈义军,林琳受保护的技术使用者：上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20