基于氧化锌纳米结构的乙醇传感器及其制备方法技术
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及传感器领域，尤其是涉及一种基于氧化锌纳米结构的乙醇传感器及其制备方法。
技术介绍
2006年，美国佐治亚理工学院教授王中林等成功地在纳米尺度范围内将机械能转换成电能，研制出世界上最小的发电机-纳米发电机。纳米发电机的基本原理是：当纳米线（NWs，例如氧化锌纳米线）在外力下动态拉伸时，纳米线中生成压电电势，相应瞬变电流在两端流动以平衡费米能级。氧化锌纳米线作为半导体材料，可以应用于乙醇传感器。然后现有乙醇传感器由于氧化锌纳米线的制备方法，具有灵敏度低、响应时间长、制备工艺复杂等缺陷。常规生长氧化锌纳米线的方法为化学生长方法，例如水热法，使氧化锌纳米线在带有种子层的金属层基底表面生长。以往，在氧化锌纳米线生长过程中，培养液中产生的气泡上升到溶液表面且时常被面朝下的基底表面捕获，抑制了氧化锌纳米线在金属层基底表面上均匀生长。
技术实现思路
常规生长纳米线的方法，例如水热法，氧化锌纳米线在金属层基底表面生长取向度较差，比表面积不高。本专利技术解决的技术问题是提供一种基于氧化锌纳米结构的乙醇传感器及其制备方法，增加了氧化锌纳米结构的比表面积，具有灵敏度高，响应时间短的特点。本专利技术乙醇传感器可以感受因乙醇吸收在氧化锌表面所造成的电阻下降，乙醇传感器的响应度与环境里增加的乙醇气体浓度呈近似线性变化。本专利技术采用静电纺丝法-煅烧在叉指电极上生成氧化锌纳米膜，该氧化锌...
【技术保护点】
一种基于氧化锌纳米结构的乙醇传感器，其特征在于，包括形成叉指电极的两组电极，以及设置在叉指电极至少一侧表面的氧化锌纳米膜；所述氧化锌纳米膜由六边纤锌矿晶相的氧化锌纳米线构成；所述叉指电极的两组电极不导通，形成所述乙醇传感器的信号输出端。
【技术特征摘要】
1.一种基于氧化锌纳米结构的乙醇传感器，其特征在于，包括形成叉指
电极的两组电极，以及设置在叉指电极至少一侧表面的氧化锌纳米膜；
所述氧化锌纳米膜由六边纤锌矿晶相的氧化锌纳米线构成；
所述叉指电极的两组电极不导通，形成所述乙醇传感器的信号输出端。
2.根据权利要求1所述的基于氧化锌纳米结构的乙醇传感器，其特征在
于，所述氧化锌纳米膜由六边纤锌矿晶相的氧化锌纳米线平行构成。
3.根据权利要求1或2所述的基于氧化锌纳米结构的乙醇传感器，其特
征在于，所述氧化锌纳米线中掺杂有二氧化锡。
4.根据权利要求1或2所述的基于氧化锌纳米结构的乙醇传感器，其特
征在于，所述氧化锌纳米膜由煅烧静电纺丝获得的聚乙烯类聚合物-锌盐纤维
膜制成。
5.根据权利要求3所述的基于氧化锌纳米结构的乙醇传感器，其特征在
于，所述氧化锌纳米膜由煅烧静电纺丝获得的聚乙烯类聚合物-锌盐-锡盐纤维
膜制成。
6.根据权利要求4或5所述的基于氧化锌纳米结构的乙醇传感器，其特
征在于，所述锌盐包括醋酸锌、硝酸锌、草酸锌及它们的水合物；所述聚乙烯
类聚合物包括聚乙烯醇PVA或聚乙烯吡咯烷酮PVP；所述锡盐包括氯化锡、
醋酸锡、硝酸锡或草酸锡。
7.根据权利要求1-6任一项所述的基于氧化锌纳米结构的乙醇传感器，其
特征在于，所述氧化锌纳米线的直径为200-300nm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的基于氧化锌纳米结构的乙醇传感器，其
特征在于，所述氧化锌纳米膜的厚度为500nm-1μm。
9.根据权利要求1-8任一项所述的基于氧化锌纳米结构的乙醇传感器，其
特征在于，以每根构成氧化锌纳米膜的氧化锌纳米线为轴进一步生长有氧化锌
纳米柱，构成氧化锌纳米柱阵列，形成带有氧化锌纳米柱的氧化锌纳米膜，所
述氧化锌纳米柱是(001)面优势取向的六角柱。
10.根据权利要求9所述的基于氧化锌纳米结构的乙醇传感器，其特征在
\t于，所述六角柱横截面最大长度为200-300nm，六角柱高度为2-3μm。
11.根据权利要求9所述的基于氧化锌纳米结构的乙醇传感器，其特征在
于，所述带有氧化锌纳米柱的氧化锌纳米膜的厚度为5-8μm。
12.根据权利要求10或11所述的基于氧化锌纳米结构的乙醇传感器，其
特征在于，每立方微米氧化锌纳米膜平均由2-3根氧化锌纳米线构成，氧化锌
纳米柱彼此交缠。
13.根据权利要求1-12任一项所述的基于氧化锌纳米结构的乙醇传感器，
其特征在于，所述叉指电极由在基板上沉积或涂布金、铟锡金属氧化物、银、
铜或铝形成。
14.根据权利要求13所述的基于氧化锌纳米结构的乙醇传感器，其特征
在于，所述基板是硅、玻璃或有机玻璃。
15.一种基于氧化锌纳米结构的乙醇传感器的制备方法，该方法包括：
（1）配制氧化锌纳米膜用静电纺丝液
将聚乙烯类聚合物加入到溶剂中，待聚乙烯类聚合物溶解后，向液体中加
入锌盐，然后混合均匀得到静电纺丝液；其中，聚乙烯类聚合物与锌盐的重量
比为1-5：0.5-3；
（2）静电纺丝
将步骤（1）所得静电纺丝液加入到静电纺丝装置中，然后将静电纺丝液
注射到形成叉指电极的两组电极的至少一侧表面上进行静电纺丝，在叉指电极
的至少一侧表面上获得聚乙烯类聚合物-锌盐纤维膜；以及
（3）煅烧
将步骤（2）所得聚乙烯类聚合物-锌盐纤维膜连同叉指电极一起进行煅烧，
煅烧条件为：按照2-10℃/min的升温速率升温至500-600℃，恒温煅烧1-6小
时；然后冷却到室温，得到氧化锌纳米膜，所述氧化锌纳米膜由六边纤锌矿晶
相的氧化锌纳米线构成。
16.根据权利要求15所述的基于氧化锌纳米结构的乙醇传感器的制备方
法，其特征在于，步骤（2）中，该方法还包括得到纺丝纤维有序排列的聚乙
烯类聚合物-锌盐纤维膜。
17.根据权利要求16所述的基于氧化锌纳米结构的乙醇传感器的制备方
\t法，其特征在于，静电纺丝之前，将叉指电极放置在载体的容置腔中；其中，
该载体包括第一载体底材，设置在第一载体底材一侧表面的第二载体底材和第
三载体底材，第二载体底材和第三载体底材平行并间隔设置，在第二载体底材
上设有第一金属条，在第三载体底材上设有第二金属条，第一金属条与第二金
属条平行设置；第二载体底材和...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶柏盈，
申请(专利权)人：纳米新能源生命科技唐山有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北;13
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