一种铁酸钙复合铁酸锌气体传感材料、制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种铁酸钙复合铁酸锌气体传感材料、制备方法和应用，该气体传感材料的铁酸钙与铁酸锌复合的摩尔数之比为1∶0.6~1.67。制备方法是：将氯化钙、六水氯化铁按摩尔数比为1∶2，加入到乙醇和乙二醇混合溶液中，磁力搅拌至少20分钟，将铁酸锌粉末与铁酸钙按摩尔数比1∶0.6~1.67，加入到混合溶液中，磁力搅拌30分钟以上，将溶液转入反应釜，加热温度为140~180℃，保温10小时以上，冷却到室温，经固液分离、干燥、研磨。该气体传感材料用于检测异戊二烯气体浓度。本发明专利技术与纯铁酸锌或纯铁酸钙相比，用于检测异戊二烯气体时，提高了异戊二烯检测的灵敏度，降低了工作温度。降低了工作温度。降低了工作温度。

【技术实现步骤摘要】
一种铁酸钙复合铁酸锌气体传感材料、制备方法和应用


[0001]本专利技术属于气体检测
，具体涉及一种气体传感材料、该材料的制备方法和应用。

技术介绍

[0002]ZnFe2O4（铁酸锌）是典型的n型金属氧化物半导体材料。ZnFe2O4是一种三元金属氧化物半导体材料，具有禁带宽度窄、电子传递快和光学性能优异等特点，被广泛应用于光催化剂，锂离子电池，气体传感器，光电化学装置，电子器件和微波吸收器等领域。但在气体检测中，工作温度高（>200℃），灵敏度低，选择性差，限制了ZnFe2O4在传感器领域中的应用。
[0003]文献“Mesoporous ZnFe2O
4 prepared through hard template and its acetone sensing properties[J]”, Y.L. Wang, F.M. Liu, Q.Y. Zhang, Q.Y Yang, Y. Gao, P. Sun, T. Zhang, G.Y. Lu, Materials Letters. 183 (2016) 378
–
381. （“硬模板法制备介孔ZnFe2O4及其对丙酮的气敏性能”，Wang Yinglin，Materials Letters，第183期，第378
–
381页，2016年）记载：过硬模板法合成介孔结构的ZnFe2O4，该ZnFe2O4在最佳工作温度225
°
C下对100 ppm丙酮的灵敏度为11.6。
>[0004]文献“Porous ZnFe2O
4 nanorods with net
‑
worked nanostructure for highly sensor response and fast response acetone gas sensor[J]”, L. Li, J. F. Tan, M. H. Dun, X. T. Huang, Sens. Actuators B Chem, 248 (2017) 85
‑
91. （“具有网状结构的多孔ZnFe2O4纳米棒，对丙酮气体传感器表现出高灵敏度和快速的响应”，Li Long，孙建华，Sensors and Actuators B: Chemical，第248期，第85
‑
91页，2017年），记载：以ZnFe2(C2O4)3前驱体为模板，通过简单的低温水热法合成多孔ZnFe2O4纳米棒，该ZnFe2O4纳米棒在260
°
C下对100 ppm丙酮的灵敏度为52.8。
[0005]异戊二烯是一种有毒有机化合物，严重危害人们的健康。异戊二烯检测一直困扰气体检测技术的一个难题，至今尚未开发出一种有效检测异戊二烯浓度的气体传感材料。

技术实现思路

[0006]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复合铁酸锌气体传感材料，它能有效检测异戊二烯气体，且能降低铁酸锌材料的工作温度。本专利技术还提供一种铁酸钙复合铁酸锌气体传感材料的制备方法和应用。
[0007]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复合铁酸锌气体传感材料，铁酸钙与铁酸锌复合的摩尔数之比为1∶（0.6~1.67）。
[0008]本专利技术还提供一种制备铁酸钙复合铁酸锌气体传感材料方法，包含以下步骤：步骤1、将氯化钙、六水氯化铁按摩尔数比为1∶2，加入到乙醇和乙二醇混合溶液中，磁力搅拌至少20分钟，直到固体物完全溶解到溶液中；步骤2、将铁酸锌粉末与铁酸钙按摩尔数比为1∶（0.6～1.67），加入到步骤1的混合
溶液中，磁力搅拌至少30分钟，直到铁酸锌完全溶解到溶液中；步骤3、将步骤2所得溶液转入反应釜，加热温度为140~180℃，保温10小时以上；反应结束后，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，得到铁酸钙复合铁酸锌粉末。
[0009]本专利技术还提供另一种制备铁酸钙复合铁酸锌气体传感材料方法，包含以下步骤：步骤1、将二水乙酸锌、六水氯化铁按摩尔数比为1∶2，加入到乙二醇和乙醇混合溶液中，磁力搅拌20分钟以上；步骤2、将铁酸钙粉末与铁酸锌按摩尔数比为1∶（0.6～1.67），加入到步骤1的混合溶液中，磁力搅拌至少30分钟，直到铁酸钙完全溶解到溶液中；步骤3、将步骤2所得溶液转入反应釜，加热温度为140~180℃，保温10小时以上；反应结束后，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，得到铁酸钙复合铁酸锌粉末。
[0010]本专利技术还提供一种铁酸锌的制备方法，采用以下步骤：步骤1）、将乙酸锌、六水氯化铁按摩尔数比为1∶2，加入到乙醇和乙二醇混合溶液中，磁力搅拌至少20分钟，直到固体物完全溶解到溶液中；步骤2）、将步骤1）所得溶液转入反应釜，加热温度为140~180℃，保温10小时以上；反应结束后，冷却到室温；步骤3）、将步骤2）所得产物进行固液分离、干燥、研磨，得到铁酸锌粉末。
[0011]本专利技术还提供一种铁酸钙的制备方法，采用以下步骤：步骤（1）、将氯化钙、六水氯化铁的摩尔数比为1∶2，加入到乙醇和乙二醇混合溶液中，磁力搅拌至少20分钟，直到固体物完全溶解到溶液中；步骤（2）、将步骤（1）所得溶液转入反应釜，加热温度为140~180℃保温10h以上，冷却到室温；步骤（3）、将步骤（2）所得产物进行固液分离、干燥、研磨，得到铁酸钙粉末。
[0012]上述的铁酸钙复合铁酸锌气体传感材料用于检测异戊二烯气体浓度。
[0013]与纯铁酸钙、纯铁酸锌相比，本专利技术的优点是：用于检测异戊二烯时，提高了异戊二烯检测的灵敏度，又降低了工作温度。与现有已知的铁酸锌复合材料相比，本专利技术用于检测异戊二烯气体，提高了异戊二烯检测的灵敏度。
附图说明
[0014]本专利技术的附图说明如下：图1为CaFe2O4、ZnFe2O4和CaFe2O4/ZnFe2O4样品的XRD图谱；图2为CaFe2O4、ZnFe2O4和CaFe2O4/ZnFe2O4样品的红外光谱；图3为CaFe2O4/ZnFe2O4‑
50%的XPS光谱；（a）Fe 2p光谱，（b）Zn 2p光谱，（c）Ca 2p光谱；图4为CaFe2O4/ZnFe2O4‑
30%、50%、70%的XPS O 1s光谱；图5为CaFe2O4/ZnFe2O4‑
50%的SEM图像；（a）5μm，（b）1μm，（c）500nm；图6为CaFe2O4、ZnFe2O4和CaFe2O4/ZnFe2O4基气体传感器在不同工作温度下（100℃
～350℃）下对30 ppm异戊二烯的灵敏度；图7为CaFe2O4、ZnFe2O4和CaFe2O4/ZnFe2O4基气体传感器在各自最佳工作温度下对30 ppm不同目标气体的灵敏度；图8为CaFe2O4、ZnFe2O4和CaFe2O4/ZnFe2O4‑
50%基气体传感器在其各自最佳温度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁酸钙复合铁酸锌气体传感材料，其特征是：铁酸钙与铁酸锌复合的摩尔数之比为1∶（0.6~1.67）。2.根据权利要求1所述的铁酸钙复合铁酸锌气体传感材料，其特征是：铁酸钙与铁酸锌的摩尔数之比为1∶1。3.一种铁酸钙复合铁酸锌气体传感材料的制备方法，其特征是：包括以下步骤：步骤1、将氯化钙、六水氯化铁按摩尔数比为1∶2，加入到乙醇和乙二醇混合溶液中，磁力搅拌至少20分钟，直到固体物完全溶解到溶液中；步骤2、将铁酸锌粉末与铁酸钙按摩尔数比为1∶（0.6～1.67），加入到步骤1的混合溶液中，磁力搅拌至少30分钟，直到铁酸锌完全溶解到溶液中；步骤3、将步骤2所得溶液转入反应釜，加热温度为140~180℃，保温10小时以上；反应结束后，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，得到铁酸钙复合铁酸锌粉末。4.根据权利要求3所述的铁酸钙复合铁酸锌气体传感材料的制备方法，其特征是：在步骤2中，铁酸锌粉末与铁酸钙的摩尔数比为1∶1。5.一种铁酸钙复合铁酸锌气体传感材料的制备方法，其特征是：包括以下步骤：步骤1、将二水乙酸锌、六水氯化铁按摩尔数比为1∶2，加入到乙二醇和乙醇混合溶液中，磁力搅拌20分钟以上；步骤2、将铁酸钙粉末与铁酸锌按摩尔数比为1∶（0.6～1.67），加入到步骤1的混合溶液中，磁力搅拌至...

【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：