本发明专利技术公开了一种铁酸钙气体传感材料、制备方法和应用，该气体传感材料为纳米立方体结构。制备方法是将氯化钙、氯化铁按摩尔数比为1∶2加入到乙醇和蒸馏水的混合溶液中，磁力搅拌至少20分钟；转入反应釜，加热温度为140~180℃，保温12小时以上；反应结束后，冷却到室温，经固液分离、干燥、研磨。铁酸钙气体传感材料通过简单的一步水热法合成，形貌结构独特，呈纳米立方体结构，用于检测还原性气体（甲醛、甲苯、氢气、一氧化碳、二氧化硫、氨气、丙酮），对甲醛表现出最优良的气敏性能，应用于气体检测技术领域。术领域。术领域。
【技术实现步骤摘要】
一种铁酸钙气体传感材料、制备方法和应用
[0001]本专利技术属于气体检测
，具体涉及一种甲醛传感材料和该材料的制备方法。
技术介绍
[0002]甲醛是一种致癌致畸气体，即使在低浓度的情况下，也会导致严重的健康问题。因此，开发一种有效检测甲醛浓度的气体传感材料对人类健康和室内环境保护都至关重要。
[0003]CaFe2O4（铁酸钙）是一种p型三元金属氧化物半导体材料，具有优异的导电性、电子流动性、光学性能和窄禁带宽度等特点。CaFe2O4在光催化、电化学和光电化学等领域已经表现出出色的应用。
[0004]根据文献“Orthorhombic CaFe2O4: A promising p
‑
type gas sensor[J]”， A. Š
utka, M. Kodu, R. P
ä
rna, R. Saar, I. Juhnevica, R. Jaaniso, V. Kisand, Sens. Actuators B Chem. 224 (2016) 260
‑
265. （“正交CaFe2O4是一种很有前途的p型气体传感器”，安德里斯
·
苏特卡，Sensors and Actuators B: Chemical，第224期，第260
‑
265页，2016年）记载：
Š
utka等人用溶胶自动燃烧法合成了CaFe2O4粉末，CaFe2O4在200
°
C下对100 ppm乙醇表现出高响应（41.5）。
[0005]文献“Visible Light
‑
Driven p
‑
Type Semiconductor Gas Sensors Based on CaFe2O
4 Nanoparticles[J]”，Qomaruddin, O. Casals, A. Š
utka, T. Granz, A. Waag, H. S. Wasisto, J. D. Prades, C. F
à
brega, Sensors 20 (2020). （“基于 CaFe2O4纳米粒子的可见光驱动p型半导体气体传感器”，乔马鲁丁，Sensors，第20期，2020年），记载：Qomaruddin等人用溶胶凝胶自动燃烧法合成了纳米粒子结构的CaFe2O4，该CaFe2O4纳米粒子保持了各向异性形状，其粒径大小不均匀，分布范围广。
[0006]尽管CaFe2O4材料的气敏特性在气体传感器领域已经有了研究，但是，不同形貌结构的CaFe2O4用于检测各种还原性气体的气敏特性研究还远远不够。
技术实现思路
[0007]针对现有技术存在的问题，本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种铁酸钙气体传感材料，它能有效检测甲醛浓度。本专利技术还提供一种铁酸钙气体传感材料的制备方法和应用。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供的一种铁酸钙气体传感材料为纳米立方体结构。
[0009]本专利技术提供的一种制备铁酸钙气体传感材料方法，包含以下步骤：步骤1、将氯化钙、氯化铁按摩尔数比为1∶2加入到乙醇和蒸馏水的混合溶液中，磁力搅拌至少20分钟，直到氯化钙、氯化铁完全溶解到溶液中；步骤2、将步骤1所得均匀混合溶液转入反应釜，加热温度为140~180℃，保温12小时以上；
步骤3、反应结束后，使反应釜冷却到室温；步骤4、将步骤3所得产物进行固液分离、干燥、研磨，得到纳米立方体结构铁酸钙粉末。
[0010]本专利技术还提供上述的铁酸钙气体传感材料用于检测甲醛浓度。
[0011]与现有的CaFe2O4材料相比，本专利技术的优点是：通过简单的一步水热法成功制备CaFe2O4材料；该CaFe2O4呈现出独特的纳米立方体结构；用于检测还原性气体（甲醛、甲苯、氢气、一氧化碳、二氧化硫、氨气、丙酮），对甲醛表现出最优良的气敏性能。
附图说明
[0012]本专利技术的附图说明如下：图1为CaFe2O4的XRD图谱；图2为CaFe2O4的XPS图谱；（a）为CaFe2O4的XPS 全谱图；（b）为CaFe2O4的XPS Ca 2p光谱；（c）为CaFe2O4的XPS Fe 2p光谱；（d）为CaFe2O4的XPS O 1s光谱；图3为CaFe2O4的N2吸附
‑
解吸等温线图；图4为CaFe2O4的SEM图像和TEM图像；（a
‑
c）为CaFe2O
4 纳米立方体的SEM图像，（d
‑
f）为CaFe2O
4 纳米立方体的 TEM图像；图5为CaFe2O4基气体传感器的制作流程图和测试系统图；图6为CaFe2O4基气体传感器在不同工作温度下（100℃～400℃）下对30 ppm甲醛的最佳工作温度；图7为CaFe2O4基气体传感器在最佳工作温度下对30 ppm不同目标气体（甲苯、氢气、甲醛、一氧化碳、二氧化硫、氨气和丙酮）的灵敏度；图8为CaFe2O4基气体传感器在最佳温度下对1~40 ppm甲醛气体的动态响应恢复曲线；图9（a）为CaFe2O4基气体传感器在300℃对30 ppm甲醛的5个周期响应
‑
恢复曲线；（b）为CaFe2O4基气体传感器在30天内、300℃对30 ppm甲醛的灵敏度；图10为CaFe2O4基气体传感器在300℃、不同湿度下对30 ppm甲醛的灵敏度：（a）30% RH，（b）50% RH，（c）70% RH；图11为CaFe2O4样品的紫外
‑
可见光吸收光谱；图12为CaFe2O4样品的光致发光光谱；图13为CaFe2O4样品的红外光谱。
具体实施方式
[0013]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：实施例1（氯化钙：氯化铁=1∶1）将1 mmol氯化钙、1 mmol氯化铁加入到离子水中（10 ml）和乙醇（30 ml）的混合溶液中，磁力搅拌20分钟以上；将上述均匀混合溶液转入50 ml反应釜，加热温度为140℃保温
24小时，反应结束后，使反应釜自然冷却到室温，经固液分离、烘干、研磨，得到样品1。
[0014]实施例2（氯化钙：氯化铁=1∶2）将1 mmol氯化钙、2 mmol氯化铁加入到离子水中（10 ml）和乙醇（30 ml）的混合溶液中，磁力搅拌20分钟以上；将上述均匀混合溶液转入50 ml反应釜，加热温度为180℃保温12小时，反应结束后，使反应釜自然冷却到室温，经固液分离、烘干、研磨，得到样品2。
[0015]实施例3（氯化钙：氯化铁=1∶3）将1 mmol氯化钙、3mmol氯化铁加入到离子水中（10 ml）和乙醇（30 ml）的混合溶液中，磁力搅拌20分钟以上；将上述均匀混合溶液转入50 ml反应釜，加热温度为160℃保温18小时，反应结束后，使反应釜自然冷却到室温，经固液分离、烘干、研磨，得到样品3。
[0016]样品表征通过X射线衍本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种铁酸钙气体传感材料，其特征是：铁酸钙为纳米立方体结构。2.一种权利要求1所述铁酸钙气体传感材料的制备方法，其特征是，包含以下步骤：步骤1、将氯化钙、氯化铁按摩尔数比为1∶2加入到乙醇和蒸馏水的混合溶液中，磁力搅拌至少20分钟，直到氯化钙、氯化铁完全溶解到溶液中；步骤2...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭威威，黄苓莉，
申请(专利权)人：重庆工商大学，
类型：发明
国别省市：
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