CN103364453B - 氧化锡-氧化锌复合空心微球气敏传感器件及制备方法 - Google Patents

氧化锡-氧化锌复合空心微球气敏传感器件及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103364453B
CN103364453B CN201310264387.7A CN201310264387A CN103364453B CN 103364453 B CN103364453 B CN 103364453B CN 201310264387 A CN201310264387 A CN 201310264387A CN 103364453 B CN103364453 B CN 103364453B
Authority
CN
China
Prior art keywords
zinc
gas
zinc oxide
tin oxide
compound hollow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310264387.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103364453A (zh
Inventor
葛美英
尹桂林
姜来新
何丹农
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Original Assignee
Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd filed Critical Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Priority to CN201310264387.7A priority Critical patent/CN103364453B/zh
Publication of CN103364453A publication Critical patent/CN103364453A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103364453B publication Critical patent/CN103364453B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明公开了一种氧化锡-氧化锌复合空心微球气敏传感器及其制备方法，氧化锡-氧化锌复合空心微球利用模板法制备，气敏传感器件采用旁热式器件结构，以氧化铝陶瓷管为载体，陶瓷管内部有加热丝，外表面附有金电极，两端由铂金丝引出电极。在陶瓷管外部涂有氧化锡-氧化锌复合空心微球气敏材料，焊接、封装后得到气敏传感器件。本发明的优点在于：利用比表面积大的金属氧化物微球做气敏材料，可大大增加材料表面的活性空位；提高气敏传感器的响应率和响应时间；本发明采的气敏传感器件制作简单、性能稳定、灵敏度高，在工作温度下对乙醇有很高的灵敏性，可用于乙醇的检测。

Description

氧化锡-氧化锌复合空心微球气敏传感器件及制备方法
技术领域
本发明涉及一种气敏传感器件及其制作方法，特别是涉及一种氧化锡-氧化锌复合空心微球气敏传感器件及制备方法。
背景技术
半导体金属氧化物纳米材料气敏传感器由于具有灵敏度高、响应快、体积小、制作方法简单、价格便宜等优点成为气敏传感器件最佳材料。目前开发新型的气敏材料和新型的气敏传感器件成为国内外半导体气敏传感器发展的主要方向之一。
氧化锌微球由于具有可调的孔道结构、高比表面积和较强的离子交换性能，有利于反应物在催化过程中在活性位进行反应，对乙醇、丙酮、甲醛等气体的探测方面显示了极大地应用前景，因此ZnO纳米结构材料被广泛应用于气敏传感器的敏感材料；SnO2由于对乙醇具有很好的响应率，也成为气敏传感器材料不二的选择。然而，单独的氧化锌或氧化锡材料对气体选择性差，通过制备氧化锡-氧化锌复合材料可以综合利用两种材料的优势，实现灵敏度高、响应时间短的气敏传感器的制备。目前常见的报道有ZnO/SnO2核壳结构纳米线、SnO2-ZnO复合材料粉末的制备及在气敏传感器件中的应用，本发明提出利用模板法制备SnO2-ZnO复合微球，规则的微球结构具有较大的比表面积和表面活性空位，为市场提供一种优质的气敏传感器材料及器件。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种氧化锡-氧化锌复合空心微球气敏传感器件及制备方法。
一种氧化锡-氧化锌复合空心微球气敏传感器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将有机物模板溶于有机溶剂中，完全溶解后加入锌前驱体和0.5毫升至2.8毫升的二乙醇胺，或三乙醇胺；然后在室温下至少搅拌3小时得到氧化锌前驱体溶液；
（2）按锡前驱体和锌前驱体摩尔比1:10～1:1称取锡前驱体，置于锌前驱体溶液中，搅拌2～4小时，得到锡-锌复合前驱体溶液；
（3）将前驱体溶液置于反应釜中，于80～200℃反应12小时至24小时；
（4）待反应釜温度降至室温，将乳白色悬浮液用酒精和水分别洗涤3～5次，得到氧化锡-氧化锌复合空心微球，将微球置于酒精或水中待用；
（5）氧化铝陶瓷管用去离子水、丙酮、氯仿清洗干净，烘干备用；
（6）将氧化锡-氧化锌复合空心微球的悬浮液均匀涂抹在氧化铝陶瓷管上，将陶瓷管进行封装；
（7）在100～300℃下电老化3～15天，制成氧化锡-氧化锌复合空心微球气敏传感器件。
步骤（1）中所述的有机物模板为三嵌段共聚物聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(P123)，或两嵌段共聚物聚苯乙烯-聚氧乙烯或十六烷基三甲基溴化铵。
步骤（1）中所述的有机溶剂为无水乙醇、正丁醇、四氢呋喃中的一种或其组合。
步骤（1）中所述的锌前驱体为二水乙酸锌、氯化锌、六水合硝酸锌、七水合硫酸锌中的一种。
步骤（2）中所述的锡前驱体为氯化锡，或氯化亚锡。
步骤（2）中所述的锌前驱体、有机物模板和有机溶剂的重量比为0.05～0.6:0.03～0.8:2～7。
步骤（4）所述的洗涤方法为在5000~15000转/分钟转速下离心或抽滤方法均可；
步骤（7）所述的老化氛围为空气。
一种氧化锡-氧化锌复合空心微球气敏传感器件，其特征在于，根据上述方法制备得到。
本发明的优点在于：利用比表面积大的金属氧化物微球做气敏材料，可大大增加材料表面的活性空位；通过制备氧化锡-氧化锌复合空心微球，可以充分利用两种材料的优点，提高气敏传感器的响应率和响应时间；器件结构采取旁热式结构，表面气敏材料由糊状氧化锌复合空心微球涂敷，可制备均匀的气敏材料薄膜；本发明采的气敏传感器件制作简单、性能稳定、灵敏度高，在工作温度下对乙醇有很高的灵敏性，可用于乙醇的检测。
本发明的方法是利用水热法合成SnO2-ZnO复合空心微球，通过微球尺寸的该表调节其比表面积，进而调控其表面活性空位，使其具有更高的响应率；通过Sn和Zn比例的变化提高气体选择性，器件制备方面，将气敏材料涂敷在陶瓷管表面，制备工艺简单，重复性好。该方法制备工艺简单，通过提高材料比表面积和表面活性空位提高了响应效率，降低了响应温度，使纳米材料在气敏传感器方面的应用更简单。
附图说明
图1为本发明ZnO和SnO2摩尔比为4:1的微球的SEM图，由图可以看出，微球直径在2.5~3微米之间。
图2为本发明的氧化锡-氧化锌复合空心微球的高倍SEM图。
图3为本发明的氧化锡-氧化锌复合空心微球的能谱图，EDS能谱证实了微球为氧化锡、氧化锌复合结构。
图4为本发明的氧化锡-氧化锌复合空心微球对不同浓度的无水乙醇的气敏响应曲线，电阻响应率最高达到9，不同浓度响应时间均在10s以内，结果显示，氧化锡-氧化锌复合空心微球表现出很好的乙醇响应。
具体实施方式
实施例1：称取2g的嵌段聚合物P123，溶于25ml的无水乙醇中；加入0.43g的醋酸锌和0.8ml的二乙醇胺，室温下搅拌3小时得到锌前驱体溶液；称取0.12g的氯化亚锡置于锌前驱体溶液中，搅拌1小时；将锡-锌前驱体溶液置于反应釜中，于180℃反应24小时；分别用酒精和水离心洗涤3次，得到氧化锡-氧化锌复合空心微球；将微球溶于无水乙醇中得到糊状物；氧化铝陶瓷管用去离子水、丙酮、氯仿清洗干净，烘干，将氧化锡-氧化锌复合空心微球糊状物均匀涂敷在陶瓷管表面，焊接电极、封装，得到气敏传感器。微球直径在2.5～3微米之间，氧化锡-氧化锌复合空心微球在370℃下对浓度为50ppm的乙醇的电阻响应率为8。
实施例2：称取2.5g的嵌段聚合物聚苯乙烯-聚氧乙烯，溶于30ml的无水乙醇中；加入0.6g的醋酸锌和0.8ml的二乙醇胺，室温下搅拌3小时得到锌前驱体溶液；称取0.15g的氯化亚锡置于锌前驱体溶液中，搅拌1小时；将锡-锌前驱体溶液置于反应釜中，于180℃反应24小时；分别用酒精和水离心洗涤3次，得到氧化锡-氧化锌复合空心微球；将微球溶于无水乙醇中得到糊状物；氧化铝陶瓷管用去离子水、丙酮、氯仿清洗干净，烘干，将氧化锡-氧化锌复合空心微球糊状物均匀涂敷在陶瓷管表面，焊接电极、封装，得到气敏传感器。利用聚苯乙烯-聚氧乙烯制备的氧化锡-氧化锌复合空心微球直径分布在1.5～3微米之间，在370℃下对浓度为50ppm的乙醇的电阻响应率为5.4。
实施例3：称取2g的嵌段聚合物P123，溶于30ml的去离子水中；加入0.1g的醋酸锌和1ml的二乙醇胺，室温下搅拌3小时得到锌前驱体溶液；称取0.45g的氯化亚锡置于锌前驱体溶液中，搅拌1小时；将锡-锌前驱体溶液置于反应釜中，于180℃反应24小时；分别用酒精和水离心洗涤3次，得到氧化锡-氧化锌复合空心微球；将微球溶于无水乙醇中得到糊状物；氧化铝陶瓷管用去离子水、丙酮、氯仿清洗干净，烘干，将氧化锡-氧化锌复合空心微球糊状物均匀涂敷在陶瓷管表面，焊接电极、封装，得到气敏传感器。改变锡和锌的比例所得微球尺寸分布在2～3.5微米范围内，所得球壁更薄，破碎的微球比较多，在370℃下对浓度为50ppm的乙醇的电阻响应率为8.5。
实施例4：称取2.5g的嵌段聚合物聚苯乙烯-聚氧乙烯，溶于30ml的去离子水中；加入0.32g的氯化锌和1ml的二乙醇胺，室温下搅拌4小时得到锌前驱体溶液；称取0.15g的氯化亚锡置于锌前驱体溶液中，搅拌1小时；将锡-锌前驱体溶液置于反应釜中，于180℃反应12小时；分别用酒精和水离心洗涤3次，得到氧化锡-氧化锌复合空心微球；将微球溶于无水乙醇中得到糊状物；氧化铝陶瓷管用去离子水、丙酮、氯仿清洗干净，烘干，将氧化锡-氧化锌复合空心微球糊状物均匀涂敷在陶瓷管表面，焊接电极、封装，得到气敏传感器。改变锌前驱体对氧化锡-氧化锌复合空心微球的结构和尺寸没有影响，气敏传感器的电阻响应率不变。

Claims (2)

1.一种氧化锡-氧化锌复合空心微球气敏传感器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将有机物模板溶于有机溶剂中，完全溶解后加入锌前驱体和0.5毫升至2.8毫升的二乙醇胺，或三乙醇胺；然后在室温下至少搅拌3小时得到氧化锌前驱体溶液；
所述的有机物模板为三嵌段共聚物聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(P123)，或两嵌段共聚物聚苯乙烯-聚氧乙烯或十六烷基三甲基溴化铵；
所述的有机溶剂为无水乙醇、正丁醇、四氢呋喃中的一种或其组合；
所述的锌前驱体为二水乙酸锌、氯化锌、六水合硝酸锌、七水合硫酸锌中的一种；
（2）按锡前驱体和锌前驱体摩尔比1:10～1:1称取锡前驱体，置于锌前驱体溶液中，搅拌2～4小时，得到锡-锌复合前驱体溶液；
所述的锡前驱体为氯化锡，或氯化亚锡；
所述的锌前驱体、有机物模板和有机溶剂的重量比为0.05～0.6:0.03～0.8:2～7；
（3）将前驱体溶液置于反应釜中，于80～200℃反应12小时至24小时；
（4）待反应釜温度降至室温，将乳白色悬浮液用酒精和水分别洗涤3～5次，得到氧化锡-氧化锌复合空心微球，将微球置于酒精或水中待用；
（5）氧化铝陶瓷管用去离子水、丙酮、氯仿清洗干净，烘干备用；
（6）将氧化锡-氧化锌复合空心微球的悬浮液均匀涂抹在氧化铝陶瓷管上，将陶瓷管进行封装；
（7）在100～300℃下电老化3～15天，制成氧化锡-氧化锌复合空心微球气敏传感器件；
步骤（4）所述的洗涤方法为在5000~15000转/分钟转速下离心或抽滤方法均可；
步骤（7）所述的老化氛围为空气。
2.一种氧化锡-氧化锌复合空心微球气敏传感器件，其特征在于，根据权利要求1所述方法制备得到。
CN201310264387.7A 2013-06-28 2013-06-28 氧化锡-氧化锌复合空心微球气敏传感器件及制备方法 Active CN103364453B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310264387.7A CN103364453B (zh) 2013-06-28 2013-06-28 氧化锡-氧化锌复合空心微球气敏传感器件及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310264387.7A CN103364453B (zh) 2013-06-28 2013-06-28 氧化锡-氧化锌复合空心微球气敏传感器件及制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103364453A CN103364453A (zh) 2013-10-23
CN103364453B true CN103364453B (zh) 2016-05-25

Family

ID=49366277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310264387.7A Active CN103364453B (zh) 2013-06-28 2013-06-28 氧化锡-氧化锌复合空心微球气敏传感器件及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103364453B (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104391010A (zh) * 2014-11-19 2015-03-04 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种Cr2O3-ZnO复合纳米材料及其制备方法和应用
CN104977320B (zh) * 2015-06-03 2017-11-14 安徽兰兮工程技术开发有限公司 一种用于酒精检测的陶瓷气敏传感器
CN105036180B (zh) * 2015-06-26 2017-01-04 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种氧化锡/氧化锌纳米花状复合材料的制备方法
CN105467079A (zh) * 2015-11-20 2016-04-06 重庆工商大学 ZnO、SnO2核壳结构微球的制备方法
CN106018706A (zh) * 2016-07-15 2016-10-12 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种氧化锡负载多孔氧化镍气敏传感器材料及制备和应用
CN107085027B (zh) * 2017-05-25 2019-01-18 福州大学 一种室温检测硫化氢的复合纳米材料及其制备方法和应用
CN107340321B (zh) * 2017-07-29 2019-01-25 中山市澳多电子科技有限公司 一种车载气体检测装置
CN109835945B (zh) * 2017-11-29 2021-07-16 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 氧缺陷二氧化锡气敏材料的制备方法及其产品和应用
CN108384196A (zh) * 2018-04-05 2018-08-10 宁波依诺汽车电子有限公司 一种传感器用树脂型纳米导热复合材料
CN108828021A (zh) * 2018-05-03 2018-11-16 吉林大学 基于支化SnO2/ZnO异质结构敏感材料的乙醇气体传感器及其制备方法
CN108717072A (zh) * 2018-05-15 2018-10-30 大连理工大学 一种光激发的甲醛气体传感器及其制备工艺
CN108627550A (zh) * 2018-05-18 2018-10-09 南京工业大学 一种SnO2掺杂ZnO的氢气传感材料的制备方法与应用
CN109682867B (zh) * 2019-01-23 2022-05-24 陕西科技大学 一种微米级二氧化锡气敏材料及其制备方法和应用
CN111721813A (zh) * 2020-05-28 2020-09-29 西安电子科技大学 一种基于管状SnO2阵列的丙酮气体传感器及制备方法
CN112098463A (zh) * 2020-08-19 2020-12-18 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种氟改性的氧化镍/氧化锡复合传感器件的制备方法及其产品和和应用
CN112611786B (zh) * 2020-12-01 2023-04-07 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 用于甲醛及二氧化氮气体检测的石墨烯负载二氧化锡量子点的制备及产品和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102060321A (zh) * 2010-12-27 2011-05-18 北京化工大学 二氧化锡自组装纳米结构微球的制备方法
CN102101695A (zh) * 2011-04-07 2011-06-22 青岛科技大学 一种分级结构氧化锌空心微球的制备方法
CN102180509A (zh) * 2011-03-28 2011-09-14 浙江理工大学 一种成分可控CuO/Cu2O空心球的制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090076408A (ko) * 2008-01-08 2009-07-13 삼성에스디아이 주식회사 이종상 백금 촉매 및 이를 이용한 태양전지

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102060321A (zh) * 2010-12-27 2011-05-18 北京化工大学 二氧化锡自组装纳米结构微球的制备方法
CN102180509A (zh) * 2011-03-28 2011-09-14 浙江理工大学 一种成分可控CuO/Cu2O空心球的制备方法
CN102101695A (zh) * 2011-04-07 2011-06-22 青岛科技大学 一种分级结构氧化锌空心微球的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"介孔ZnO微球的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用";陶俊超 等;《红外与毫米波学报》;20100228;第29卷(第1期);第2页左栏第3段 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103364453A (zh) 2013-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103364453B (zh) 氧化锡-氧化锌复合空心微球气敏传感器件及制备方法
CN106053556B (zh) 一种基于ZnO/SnO2异质结构复合材料的乙醇气体传感器及其制备方法
CN104749225A (zh) 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
CN104880490A (zh) Pd-SnO2氧化物半导体一氧化碳传感器、制备与应用
CN108318510A (zh) 一种还原氧化石墨烯包裹的铂/二氧化锡纳米颗粒团簇气敏传感器及其制备方法
CN101811888B (zh) 一种嵌有氧化物量子点的碳纳米管复合气敏膜的制备方法
Liu et al. Mesoporous Au@ ZnO flower-like nanostructure for enhanced formaldehyde sensing performance
CN103274451B (zh) 二氧化锡/氧化锌核壳结构纳米复合材料的合成及应用
CN101143357B (zh) 一种纳米晶薄膜及其低温制备方法
CN105486724A (zh) 一种基于担载贵金属Ag的介孔WO3材料的NO2传感器及制备方法
CN108318544A (zh) 基于In2O3-ZnO复合物纳米敏感材料的NO2气体传感器及其制备方法
CN106525942A (zh) 一种以时间为读取信号的光致电传感器的构建方法
CN103364446B (zh) 一种用于气敏传感器的稀土掺杂氧化锌纳米线的制备方法
CN105891272A (zh) 一种基于担载贵金属Au的介孔WO3材料的正丁醇气体传感器及其制备方法
CN104458829A (zh) 基于棒束状In2O3纳米敏感材料的NO2气体传感器及其制备方法
CN111573744A (zh) 一种钴酸镍气敏材料、钴酸镍气敏传感器及其制备方法
CN104122305A (zh) 一种用于检测NOx的稀土掺杂改性的石墨烯复合材料气敏元件及其制备方法
CN102324311B (zh) 一种双功能染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法
CN106093142B (zh) 以SnO2为敏感电极的YSZ基混成电位型NH3传感器及其制备方法
CN107884446B (zh) 一种基于多元金属氧化物敏感材料的乙醇气体传感器
CN108828020A (zh) 一种基于Zn2SnO4八面体结构敏感材料的乙醇气体传感器及其制备方法
CN108828021A (zh) 基于支化SnO2/ZnO异质结构敏感材料的乙醇气体传感器及其制备方法
CN102749357B (zh) 以碳化硅纳米线为气敏材料制备气体传感器的方法
CN109448998B (zh) 一种染料敏化太阳电池对电极及其制备方法
CN105044160B (zh) 一种锰酸镧/半导体金属氧化物复合气敏材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant