一种基于闪锌矿制备ZnS-ZnO异质结纳米颗粒的NO2气敏元件制造技术

一种基于闪锌矿制备ZnS‑ZnO异质结纳米颗粒的NO2气敏元件属于半导体金属氧化物气敏元件技术领域。一种ZnS‑ZnO异质结纳米颗粒的制备方法，将粒度为1～2μm的闪锌矿500～800℃焙烧2～8h得固体粉末；将固体粉末与Na2S·9H2O和NaOH按质量比2:3～12:1混合成悬浊液，NaOH的浓度为0.1～0.2mol/L，30～70℃搅拌10min后静置2～10h得沉淀产物，洗涤、干燥、300～500℃热处理4h。本发明专利技术成本低、流程简单、反应易于控制、可批量生产。通过该方法制备的气敏元件在工作温度250℃时对NO2气体灵敏度最大，响应和恢复时间短，可逆性好，具有良好发展前景。

A NO2 Gas Sensor Based on ZnS-ZnO Heterojunction Nanoparticles Prepared from Sphalerite

A NO2 gas sensor based on sphalerite preparation of ZnS ZnO heterojunction nanoparticles belongs to the technical field of semiconductor metal oxide gas sensors. A method for preparing ZnS ZnO heterojunction nanoparticles is presented. Sphalerite with particle size of 1-2 micron is roasted at 500-800 C for 2-8 h to obtain solid powder. The solid powder is mixed with Na2S 9H_2 and NaOH in a mass ratio of 2:3-12:1 to form suspension. The concentration of NaOH is 0.1-0.2 mol/L. The precipitated product is obtained by stirring at 30-70 C for 10 min and then standing for 2-10 h, washing, drying and heat treatment at 300-500 C for 4 h. The invention has the advantages of low cost, simple process, easy control of reaction and batch production. The gas sensor fabricated by this method has the greatest sensitivity to NO2 gas at 250 C, short response and recovery time, good reversibility and good development prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种基于闪锌矿制备ZnS-ZnO异质结纳米颗粒的NO2气敏元件
本专利技术属于半导体金属氧化物气敏元件
，具体涉及一种基于闪锌矿制备ZnS-ZnO异质结纳米颗粒的NO2气敏元件。
技术介绍
随着社会经济的不断发展，国家工业化进程的快速推进，在工业生产以及产品使用过程中会不断产生易燃易爆或有毒有害的气体。这些气体一旦排放到大气中会严重威胁着周围自然生态环境稳定和人类身体健康，并且成为引发爆炸以及火灾的潜在危险源。NO2是一种具有刺激性气味的棕红色有毒气体，当其排放至周围环境中会引起酸雨、光化学烟雾以及加速温室效应等不良影响。NO2的来源非常广泛，无论是工业基础的矿冶过程，亦或是与人们联系密切的交通运输等都是产生NO2的主要途径。基于此，研发具有高灵敏度、低工作温度、对该种气体进行选择性实时监测的NO2气体传感器势在必行，这不仅可以有效预防NO2气体引发的安全事故以保障生态稳定和人身财产安全，还可以对NO2污染物后续的处理过程提供有效的监测保障。近年来，基于半导体氧化物的气体传感器因为灵敏度高、稳定性好、响应/恢复时速率快等优势已成为目前气体传感器研究的热点。目前研究表明，向气敏材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种ZnS‑ZnO异质结纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述方法如下：①将粒度为1～2μm的闪锌矿500～800℃进行焙烧，焙烧时间为2～8h，得固体粉末；②将固体粉末、Na2S·9H2O和NaOH按质量比2:3～12:1加入去离子水中混合成悬浊液，所述悬浊液中NaOH的摩尔浓度为0.1～0.2mol/L；将悬浊液在30～70℃恒温条件下搅拌10min后，静置2～10h得沉淀产物；③将步骤②所得沉淀产物洗涤、干燥、在300～500℃条件下热处理4h，得ZnS‑ZnO异质结纳米颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种ZnS-ZnO异质结纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述方法如下：①将粒度为1～2μm的闪锌矿500～800℃进行焙烧，焙烧时间为2～8h，得固体粉末；②将固体粉末、Na2S·9H2O和NaOH按质量比2:3～12:1加入去离子水中混合成悬浊液，所述悬浊液中NaOH的摩尔浓度为0.1～0.2mol/L；将悬浊液在30～70℃恒温条件下搅拌10min后，静置2～10h得沉淀产物；③将步骤②所得沉淀产物洗涤、干燥、在300～500℃条件下热处理4h，得ZnS-ZnO异质结纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述闪锌矿的纯度为90％～97.5％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述闪锌矿的纯度为94.6％。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤③中的洗涤、干燥过程为分别用去离子水和无水乙醇洗涤3次后置于干燥箱中60～80℃干燥6～24h。5.权利要求1所述方法制备的ZnS-ZnO异质结纳米颗粒。6.根据权利要求5所述的颗粒，其特征在于，所述ZnS-ZnO异质结纳米颗粒直径为80nm±5nm。7.一种气敏涂层为ZnS-ZnO异质结纳米颗粒的NO2气敏元件，其特征在于，所述气敏元件包括气敏涂层、铂金导线、加热丝、金电极和陶瓷管；加热丝穿过陶瓷管焊接...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈岩柏，殷尧禹，李停停，卢瑞，李昂，崔宝玉，魏德洲，张云海，魏可峰，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21