一种CuO/ZnO基半导体丙酮气敏材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111017985A(43)申请公布日2020.04.17(21)申请号201911345035.8(22)申请日2019.12.24(71)申请人有研工程技术研究院有限公司地址101407北京市怀柔区雁栖经济开发区兴科东大街11号(72)发明人赵文瑞徐瑶华张晓刘皓明安杰魏峰(74)专利代理机构中国有色金属工业专利中心11028代理人李子健(51)Int.Cl.C01G3/02(2006.01)C01G9/02(2006.01)G01N27/12(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种CuO/ZnO基半导体丙酮气敏材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种CuO/ZnO基半导体丙酮气敏材料的制备方法，包括以下步骤：将硝酸锌·六水合物、硝酸铜·三水合物和尿素加入到去离子水中，得到前驱体溶液；将前驱体溶液转移到聚四氟乙烯衬里高压反应釜中，将反应釜放入电炉中反应，得到铜锌氢氧化碳酸盐复合物；将复合物离心洗涤后干燥，得到蓝色粉体；将蓝色粉体置于马弗炉中在空气气氛下退火，得到黑色多孔状氧化铜/氧化锌复合粉体材料后研磨，得到对丙酮气体具有高选择性的CuO/ZnO基半导体丙酮气敏材料。本发明操作简便，材料低温响应性能良好，解决了传统ZnO基材料在低温下对丙酮气体几乎没有响应且选择性很差的技术问题。CN111017985ACN111017985A权利要求书1/1页1.一种CuO/ZnO基半导体丙酮气敏材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将硝酸锌·六水合物、硝酸铜·三水合物和尿素加入到去离子水中，超声分散5min～60min，室温搅拌20min～120min，得到前驱体溶液；(2)将前驱体溶液转移到聚四氟乙烯衬里高压反应釜中，将高压反应釜放入电炉中反应，得到铜锌氢氧化碳酸盐复合物；(3)将铜锌氢氧化碳酸盐复合物离心洗涤后干燥，得到碳酸盐复合物前体蓝色粉体；(4)将碳酸盐复合物前体蓝色粉体置于马弗炉中，在空气气氛下退火，得到黑色多孔状氧化铜/氧化锌复合粉体材料；(5)研磨黑色多孔状氧化铜/氧化锌复合粉体材料，得到对丙酮气体具有高选择性的CuO/ZnO基半导体丙酮气敏材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述CuO/ZnO基半导体丙酮气敏材料中CuO与ZnO的摩尔比为2：3。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)硝酸锌·六水合物中的硝酸锌和硝酸铜·三水合物中的硝酸铜的摩尔比为(1～3)：2；硝酸锌·六水合物中的硝酸锌和尿素的摩尔比为1：(2～4)；硝酸锌·六水合物、硝酸铜·三水合物、尿素三种固体物质与水的固液质量比为1：(26～40)。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中将高压反应釜放入电炉中反应的反应温度为90℃～120℃、反应时间为10h～18h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中将铜锌氢氧化碳酸盐复合物离心洗涤后干燥的干燥温度为45℃～85℃、干燥时间为12h～24h。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中将碳酸盐复合物前体蓝色粉体置于马弗炉中，在空气气氛下以2～5℃/min的加热速率升温至400℃～550℃、退火2h～4h。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中研磨黑色多孔状氧化铜/氧化锌复合粉体材料的研磨条件为球磨2min～10min。2CN111017985A说明书1/5页一种CuO/ZnO基半导体丙酮气敏材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及化学合成半导体新材料应用于气体传感器技术领域，特别是涉及一种CuO/ZnO基半导体丙酮气敏材料的制备方法。背景技术[0002]丙酮气体是VOCs类环境气体污染物中，对人体健康，特别是中枢神经、肝、肾和胰腺伤害较大的挥发性有机化合物之一。当前常规的气相色谱法、液质联用法等丙酮气体检测方法分析过程复杂、测量成本高、耗时长。[0003]基于金属氧化物的半导体气体传感器在各种传感器中应用最为广泛，其技术成熟、灵敏度高、稳定性好、能长期服役，实现快速、低成本检测，具有巨大应用前景。但常规金属氧化物，如基于Sn、Zn、In等金属氧化物半导体气敏材料普遍存在两方面问题：一是工作温度过高，一般要达到400～600℃，二是选择性不理想，对多种常见VOCs和其它还原性气体均有广谱性响应。因此阻碍了其在柔性器件、智能装备及特殊安全风险场景等领域的未来应用。同时，这些传感器的检测灵敏度有待提高，一般只能检测到10ppm以上浓度水平的气体，极大限制了其在智慧领域的应用。发明内容[0004]为了解决以下技术问题，本发明提供了一种CuO/ZnO基半导体丙酮气敏材料的制备方法：