0、20、40、60、80、100和200??111丙酮的靈敏度分別為3.61、6.55、12.7、16.62、20.5、23.5和38.8，而對比例對10?20(^口111丙酮的靈敏度僅為1.45?7.7。
[0033]注:器件的靈敏度(η型半導(dǎo)體)在測試還原性氣體中被定義為其在空氣中電阻值與在被測氣體中電阻值大小之比，即為S = Ra/Rg。在測試過程中，使用靜態(tài)測試系統(tǒng)進(jìn)行測試。將器件置于50?80L的氣箱內(nèi)，向內(nèi)注射一定量的待測有機(jī)氣體，觀察并記錄其阻值變化，通過計算得到相應(yīng)的靈敏度數(shù)值。
【具體實施方式】
[0034]對比例1:
[0035]以ZnO納米花作為敏感材料制作旁熱式丙酮傳感器，其具體的制作過程:
[0036]1.首先將1.0g的Zn(CHWOO)2.2H20溶于10mL的去離子水當(dāng)中，并保持不斷地攪拌直至其全部溶解;再緩緩向其加入3.4mL的氨水直至溶液澄清；
[0037]2.把上述溶液轉(zhuǎn)移到恒溫水浴鍋中，在80°C下保持60分鐘后取出，自然冷卻至室溫后將生成的沉淀用去離子水和乙醇多次離心清洗，然后在室溫下干燥后再在450°C下煅燒1.5小時，從而得到了由ZnO納米顆粒組裝而成的ZnO納米花；
[0038]3.取少量制得的ZnO納米花敏感材料粉末，按質(zhì)量比5:1滴入去離子水，研磨成糊狀漿料。然后用筆刷蘸取少量漿料均勻地涂覆在市售的外表面自帶有2個環(huán)形金電極的Al2O3陶瓷管表面，形成30μπι厚的敏感材料薄膜，陶瓷管的長為4mm，外徑為1.2mm，內(nèi)徑為
0.8mm,并使敏感材料完全覆蓋環(huán)形金電極；
[0039]4.在紅外燈下烘烤30分鐘，待敏感材料干燥后，把Al2O3陶瓷管在400°C下煅燒2小時;然后將電阻值為30 Ω的鎳鎘合金線圈穿過Al2O3陶瓷管內(nèi)部作為加熱絲，最后將上述器件按照通用旁熱式氣敏元件進(jìn)行焊接和封裝，從而得到ZnO納米花丙酮傳感器。
[0040]實施例1:
[0041]用N1/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米花作為敏感材料制作丙酮傳感器，其具體的制作過程:
[0042]1.首先將1.0g的Zn(CHWOO)2.2H20溶于10mL的去離子水當(dāng)中，并保持不斷地攪拌直至其全部溶解;再緩緩向其加入3.4mL的氨水直至溶液澄清；
[0043]2.把上述溶液轉(zhuǎn)移到恒溫水浴鍋中，在80°C下保持60分鐘后取出，自然冷卻至室溫后將生成的沉淀用去離子水和乙醇多次離心清洗，然后在室溫下干燥后再在450°C下煅燒1.5小時，從而得到了由ZnO納米顆粒組裝而成的ZnO納米花；
[0044]3.取35mg上述ZnO納米花粉末加入到6mL乙醇中，超聲并攪拌20分鐘使得ZnO納米花粉末完全分散在乙醇中。然后再加入10.0mg Ni(N03)2.6H20，在室溫下攪拌至乙醇基本揮發(fā)完畢;將上述干燥粉末收集移至馬弗爐，在550°C下煅燒3小時，從而得到以ZnO納米花為主干、N1納米顆粒均勻附著在ZnO表面的為N1/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米花敏感材料粉末；
[0045]4.將得到的Ni0/Ζη0異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米花敏感材料粉末與去離子水按質(zhì)量比5:1混合，并研磨形成糊狀漿料，然后用筆刷蘸取少量漿料均勻地涂覆在市售的外表面自帶有2個環(huán)形金電極的A1203陶瓷管表面，形成30μπι厚的敏感材料薄膜，陶瓷管的長為4mm，外徑為1.2mm，內(nèi)徑為0.8mm，并使敏感材料完全覆蓋環(huán)形金電極；
[0046]5.在紅外燈下烘烤3分鐘，待敏感材料干燥后，把Al2O3陶瓷管在400°C下煅燒2小時;然后將電阻值為30 Ω的鎳鎘合金線圈穿過Al2O3陶瓷管內(nèi)部作為加熱絲，最后將上述器件按照通用旁熱式氣敏元件進(jìn)行焊接和封裝，從而得到N1/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米花敏感材料的丙酮氣體傳感器。
【主權(quán)項】
1.一種基于N1/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米花敏感材料的丙酮氣體傳感器，由外表面帶有兩條平行、環(huán)狀且彼此分立的金電極的陶瓷管襯底、涂覆在陶瓷管外表面和金電極上的敏感材料、置于陶瓷管內(nèi)的鎳鉻合金加熱絲組成;其特征在于:敏感材料為N1/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米花粉末，且由如下步驟制備得到: (1)ZnO納米花的制備 ①首先將I?3g的Zn(CHWOO)2.2H20溶于100?150mL的去離子水當(dāng)中，并保持不斷地攪拌直至其全部溶解;再緩緩向其加入3?5mL的氨水直至溶液澄清； ②把上述溶液轉(zhuǎn)移到恒溫水浴鍋中，在60?90°C下保持30?90分鐘后取出，自然冷卻至室溫后將生成的沉淀用去離子水和乙醇多次離心清洗，然后在室溫下干燥后再在400?500°C下煅燒I?2小時，從而得到了由ZnO納米顆粒組裝而成的ZnO納米花粉末； (2)Ni0/Zn0異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米花的制備 ①取30?50mg上述ZnO納米花粉末加入到5?1mL乙醇中，超聲并攪拌10?30分鐘使得ZnO納米花粉末完全分散在乙醇中；然后再加入8?1mg Ni(N03)2.6H2O，在室溫下攪拌至乙醇基本揮發(fā)完畢； ②將上述干燥粉末收集并在在500?550°C下煅燒2?4小時，從而得到以ZnO納米花為主干、N1納米顆粒均勾附著在ZnO表面的N1/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米花粉末。2.權(quán)利要求1所述的一種基于N1/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米花敏感材料的丙酮氣體傳感器的制備方法，其步驟如下: ①將N1/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米花粉末與去離子水按質(zhì)量比3?5:1混合，并研磨形成糊狀漿料，然后蘸取少量漿料均勻地涂覆在外表面自帶有2個環(huán)形金電極的Al2O3陶瓷管表面，形成10?30μπι厚的敏感材料薄膜，并使敏感材料完全覆蓋環(huán)形金電極； ②在紅外燈下烘烤30?45分鐘，待敏感材料干燥后，把Al2O3陶瓷管在400?450°C下煅燒2?3小時;然后將電阻值為30?40 Ω的鎳鎘加熱線圈穿過Al2O3陶瓷管內(nèi)部作為加熱絲，最后將上述器件按照通用旁熱式氣敏元件進(jìn)行焊接和封裝，從而得到基于N1/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米花敏感材料的丙酮氣體傳感器。3.如權(quán)利要求2所述的一種基于N1/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米花敏感材料的丙酮氣體傳感器的制備方法，其特征在于:陶瓷管的長為4?4.5mm，外徑為1.2?1.5mm，內(nèi)徑為0.8?1.0mm。
【專利摘要】一種基于NiO/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米花敏感材料的丙酮氣體傳感器及其制備方法，屬于半導(dǎo)體氧化物氣體傳感器技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所使用的是由水浴法和浸漬法制得的NiO-ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米花敏感材料。利用NiO納米顆粒對于有機(jī)氣體的催化作用，以及兩者之間的異質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)而有效地提高了傳感器對于丙酮的敏感特性。此外，本發(fā)明所采用的傳感器結(jié)構(gòu)是由市售的帶有2個環(huán)形金電極的Al2O3絕緣陶瓷管、涂敷在環(huán)形金電極和Al2O3絕緣陶瓷管上的半導(dǎo)體敏感材料、以及穿過Al2O3絕緣陶瓷管的鎳鉻合金加熱線圈組成。器件工藝簡單，體積小，適于大批量生產(chǎn)，因而在檢測微環(huán)境中丙酮含量方面有廣闊的應(yīng)用前景。
【IPC分類】B82Y40/00, G01N27/12, B82Y30/00
【公開號】CN105548275
【申請?zhí)枴緾N201610020757
【發(fā)明人】盧革宇, 劉暢, 孫鵬, 劉鳳敏, 梁喜雙, 馬健, 孫彥峰, 高原
【申請人】吉林大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年1月14日