專利名稱：一種二氧化錫基復合納米氣敏材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及借助于測定材料的化學或物理性質來測試或分析材料的技術領域，具體地說是涉及一種電子元件材料，特別是涉及一種二氧化錫(SnO2)基納米氣敏材料及制備方法。
背景技術：
為了改良二氧化錫基氣敏傳感器的靈敏度和選擇性、響應速度、恢復時間以及生產成本，本發(fā)明人對二氧化錫(SnO2)基納米晶氣敏材料進行了大量深入的研究，于2004年11月5日向國家知識產權局遞交了一份關于“新型二氧化錫基納米氣敏材料及制備方法”(申請?zhí)枮?00410052061.9)的發(fā)明專利申請。該專利申請的主要技術特征是在所制得的二氧化錫基納米粉體中摻入碳納米管并分散均勻，從而使二氧化錫基納米氣敏材料的微結構得到較好地調整，靈敏度也有顯著的提高。發(fā)明者在對所述的新型二氧化錫基納米氣敏材料以及其它方法制備的二氧化錫基納米氣敏材料進一步深入研究發(fā)現(xiàn)，其微觀結構都是由接近于球形的晶粒互相連接組成的(參見圖1)，由于球形晶粒的大小不一，導致所生產的多孔陶瓷含有大量封閉氣孔，因而制約了其氣敏特性的進一步改善，尤其是靈敏度K值的進一步提升。為了解決這一技術問題，本發(fā)明人又向國家知識產權局遞交了“一種二氧化錫基納米棒氣敏材料及其制備方法”(申請?zhí)枮?00510035188.4)的發(fā)明專利申請。該發(fā)明專利申請所公開的技術方案按摩爾比將四氯化錫、尿素、硝酸鉍進行配料、攪拌、干燥、壓片，預燒制得納米棒晶體。本發(fā)明的二氧化錫基納米棒氣敏材料的微觀結構得到明顯的改良(參見圖2)，使用其制作的阻性氣敏傳感元件靈敏度高，在500ppm乙醇氣體中的靈敏度K值達到29.2，同時還具有工藝簡單、成本低廉的優(yōu)點。但是，本發(fā)明人對使用所述的納米棒晶體制作的阻性氣敏傳感元件的特性參數(shù)進行實測發(fā)現(xiàn)，盡管其靈敏度K值較高，但在空氣中的電阻值卻偏高。本發(fā)明人試圖通過減小兩電極之間的距離和敏感層厚度來減小其電阻參數(shù)，仍不十分理想。

發(fā)明內容
本發(fā)明的所要解決的技術問題進一步改良二氧化錫基納米氣敏材料的微觀結構，提供一種二氧化錫基復合納米氣敏材料，使用它制成電阻性氣敏傳感器不僅靈敏度高，而且器件電阻值適中。
本發(fā)明的另一目的是提供一種上述二氧化錫基復合納米氣敏材料的制備方法。
本發(fā)明的二氧化錫基復合納米氣敏材料按凈值摩爾(份)配比由以下組分組成二氧化錫基納米棒晶粒粉體1、二氧化錫基納米球晶粒粉體0.1～0.5。
其中，二氧化錫基納米棒晶粒粉體為本發(fā)明人在先提交的申請?zhí)枮?00410052061.9的專利申請所述的配比和方法制備(下述相同)；二氧化錫基納米球晶粒粉體為本發(fā)明人在先提交的申請?zhí)枮?00510035188.4的專利申請所述的配比和方法制備(下述相同)。
上述二氧化錫基復合納米氣敏材料按凈值摩爾(份)最佳配比是二氧化錫基納米棒晶粒粉體1、二氧化錫基納米球晶粒粉體0.5。
制備本發(fā)明的二氧化錫基復合納米氣敏材料的方法是將二氧化錫基納米棒晶粒粉體與二氧化錫基納米球晶粒粉體按凈值摩爾比混合分散均勻制得。所述的混合分散均勻方法首選傳統(tǒng)的研磨、干燥混合方法，也可采用氣流攪拌混合方法或其它的混合方法，只要能將兩種粉體混合分散均勻即可，這是本領域內普通技術人員很容易想到的。
本發(fā)明的二氧化錫基復合納米氣敏材料利用棒狀納米晶粒含有的大量貫通氣孔以及球形納米晶粒對電阻的調節(jié)作用，一方面改善了用其生產的多孔陶瓷的顯微結構，減少用球狀晶體二氧化錫基納米氣敏材料生產的多孔陶瓷的封閉氣孔，使其氣敏特性得到進一步改善，尤其是靈敏度K值的進一步提升；另一方面適當?shù)卣{整所述的納米棒晶粒粉體與納米球晶粒粉體的配比，可方便地調整阻性氣敏傳感器的電阻值，從而使所制作的阻性氣敏傳感器的綜合技術參數(shù)得到顯著的提高。


圖1為本發(fā)明人在先提交的申請?zhí)枮?00410052061.9的發(fā)明專利申請所述的“新型二氧化錫基納米氣敏材料”在電子掃描顯微鏡下拍攝的照片；圖2為本發(fā)明人在先提交的申請?zhí)枮?00510035188.4的發(fā)明專利申請所述的“二氧化錫基納米棒氣敏材料”在電子掃描顯微鏡下拍攝的照片；
具體實施例方式以下通過實施例進一步闡述本發(fā)明的具體實施方法和有益效果，但本發(fā)明的范圍不限于這些特定的例子。
例1按凈值摩爾(份)比稱取二氧化錫基納米棒晶粒粉體1份、二氧化錫基納米球晶粒粉體0.5份放入球磨機內研磨，使二者分散均勻，然后干燥即制得本發(fā)明的二氧化錫基復合納米氣敏材料。
使用本實施例二氧化錫基復合納米氣敏材料生產的阻性氣敏傳感器，測得在空氣中電阻(KΩ)值和在500ppm乙醇、丙酮、汽油、苯，NH3氣體中的靈敏度隨加熱電壓變化參數(shù)如表1所示。
表1 例2按凈值摩爾(份)比稱取二氧化錫基納米棒晶粒粉體1份、二氧化錫基納米球晶粒粉體0.3份放入氣流攪拌機內攪拌，使二者分散均勻，即制得本發(fā)明的二氧化錫基復合納米氣敏材料。
使用本實施例二氧化錫基復合納米氣敏材料生產的阻性氣敏傳感器，測得在空氣中電阻(KΩ)值和在500ppm乙醇、丙酮、汽油、苯，NH3氣體中的靈敏度隨加熱電壓變化參數(shù)如表2所示。
表2
例3按凈值摩爾(份)比稱取二氧化錫基納米棒晶粒粉體1份、二氧化錫基納米球晶粒粉體0.1份放入球磨機內研磨，使二者分散均勻，然后干燥即制得本發(fā)明的二氧化錫基復合納米氣敏材料。
使用本實施例二氧化錫基復合納米氣敏材料生產的阻性氣敏傳感器，測得在空氣中電阻(KΩ)值和在500ppm乙醇、丙酮、汽油、苯，NH3氣體中的靈敏度隨加熱電壓變化參數(shù)如表3所示。
表3 總結上述三個具體實施例及檢測實驗結果，本發(fā)明者得出如下結論使用本發(fā)明的二氧化錫基復合納米氣敏材料生產的阻性氣敏傳感器對乙醇和丙酮有較高的靈敏度，但最佳加熱電壓區(qū)段不同。在4V左右較低的加熱電壓區(qū)段對乙醇有較高的靈敏度，在5V左右較高的加熱電壓區(qū)段對丙酮氣體有較高的靈敏度。
權利要求
1.二氧化錫基復合納米氣敏材料按凈值摩爾(份)配比由以下組分組成二氧化錫基納米棒晶粒粉體1、二氧化錫基納米球晶粒粉體0.1～0.5。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種二氧化錫基復合納米氣敏材料，各組分按凈值摩爾(份)配比是二氧化錫基納米棒晶粒粉體1、二氧化錫基納米球晶粒粉體0.3。
3.一種如權利要求1或2所述的二氧化錫基復合納米氣敏材料的制備方法，其特征是將二氧化錫基納米棒晶粒粉體與二氧化錫基納米球晶粒粉體按凈值摩爾比混合分散均勻制得。
全文摘要
本發(fā)明涉及借助于測定材料的化學或物理性質來測試或分析氣體的技術領域，具體地說是涉及一種電子元件材料，特別是涉及一種二氧化錫基復合納米氣敏材料及制備方法，該復合納米氣敏材料按凈值摩爾配比取二氧化錫基納米棒晶粒粉體1份與二氧化錫基納米球晶粒粉體0.1～0.5份混合并分散均勻制得。本發(fā)明的二氧化錫復合基納米氣敏材料較現(xiàn)有技術可明顯改善微結構，尤其是使用其制作的阻性氣敏傳感元件不僅靈敏度高，而且器件的電阻值適中。
文檔編號G01N27/30GK1710414SQ20051003558
公開日2005年12月21日 申請日期2005年7月5日 優(yōu)先權日2005年7月5日
發(fā)明者陳環(huán), 傅剛, 張麟 申請人:廣州大學