System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种基于半导体型BiVO4材料的三乙胺传感器及其制备方法技术_技高网

一种基于半导体型BiVO4材料的三乙胺传感器及其制备方法技术

技术编号:40334879 阅读:12 留言:0更新日期:2024-02-09 14:25
本发明专利技术属于气体传感器领域,具体涉及一种基于半导体型BiVO<subgt;4</subgt;材料的三乙胺传感器及其制备方法。本发明专利技术提供了一种传感器,由具有两个环形金电极的Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;陶瓷管、涂敷在环形金电极和Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;陶瓷管上的敏感材料以及贯穿于Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;陶瓷管内的镍铬合金丝加热线圈构成。本发明专利技术采用煅烧和水浴两步反应相结合的共沉淀法,使用Na<subgt;2</subgt;CO<subgt;3</subgt;、V<subgt;2</subgt;O<subgt;5</subgt;和Bi(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;3</subgt;·5H<subgt;2</subgt;O作为原材料,合成了BiVO<subgt;4</subgt;半导体敏感材料。该传感器对100ppm三乙胺表现出高灵敏度(43.4)、快速响应速度(4.9s)和良好选择性,可用于三乙胺气体的实时监测。此外,本申请提供的制备方法相对简单且成本较低,可批量生产。本申请提供的传感器在三乙胺气体检测及其相关领域具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于气体检测,具体涉及一种基于半导体型bivo4材料的三乙胺传感器及其制备方法。


技术介绍

1、三乙胺是一种有机化合物,具有刺激性气味,属于挥发性氨类物质,可广泛应用于化工领域,如催化剂、固化剂、工业溶剂等,人体长期暴露于三乙胺气体可能导致皮肤损伤、头痛或肺水肿,根据相关部门标准,环境中三乙胺的浓度应小于10ppm。此外,当三乙胺气体在空气中的比例达到1.2%-8%时,会引起爆炸。因此,无论在日常生活中还是工业生产中,三乙胺气体的实时检测都是非常必要的。

2、传统的气体检测方法虽然已经能够准确检测出有毒气体,但仍存在价格高、检测时间长、流程繁琐等问题。而基于金属氧化物半导体(mos)的气体传感器可以有效地避免上述问题。mos气体传感器具有价格低、体积小、可实时检测低浓度有毒气体等优点。

3、bivo4是一种n型半导体材料,由于其带隙窄(~2.4ev)、导电性好、稳定性高,在气体传感器、光催化、水分解等领域得到了广泛的应用。众所周知,bivo4有三种晶体结构:单斜白钨矿结构、四方白钨矿结构和四方锆石结构。其中,单斜bivo4可以提供更多的电子空穴分离机会,因此,单斜bivo4是一种潜在的气敏器件材料。


技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供一种基于半导体型bivo4材料的三乙胺传感器及其制备方法。

2、本专利技术使用共沉淀法,利用na2co3、v2o5和bi(no3)3·5h2o为原料合成了bivo4半导体气敏材料。该传感器对100ppm三乙胺表现出高灵敏度(43.4)、快速响应速度(4.9s)和良好选择性,可用于三乙胺气体的实时监测,可广泛应用于工业安全、环境检测和化学过程控制等领域。本专利技术采用市售的旁热式传感器,体积小,制作工艺简单,便于集成与安装,可批量生产。

3、本专利技术提供的一种基于半导体敏感材料bivo4的三乙胺传感器,由外表面带有两条平行、环状且彼此分立的金电极的al2o3陶瓷管作为衬底材料,涂敷于al2o3陶瓷管外表面和金电极的bivo4敏感材料、置于al2o3陶瓷管内部的镍铬合金丝加热线圈组成;其中,al2o3陶瓷管的内径为0.6-0.8mm、外径为1.0-1.5mm、长度为4-5mm;单条金电极形状为环形、宽度为0.4-0.5mm,金电极的间距为0.5-0.6mm;金电极上有引出的铂丝导线,铂丝导线长度为4-6mm。

4、本专利技术还提供了三乙胺传感器的制备包括以下步骤:

5、(1)将bivo4敏感材料与无水乙醇按0.3:1的质量比混合均匀,获得混合浆料;

6、(2)用毛刷蘸取步骤(1)得到的混合浆料,均匀地涂敷在al2o3陶瓷管表面,形成bivo4敏感材料薄膜,其中,al2o3陶瓷管外表面带有两个平行且分立的环形金电极;

7、(3)将涂敷好的al2o3陶瓷管放置在红外灯下,烘烤5-10分钟,直至bivo4敏感材料薄膜完全干燥,其中,干燥后的bivo4敏感材料薄膜厚度为20-30μm;

8、(4)在al2o3陶瓷管内部穿过具有20-30匝的镍铬合金丝加热线圈作为加热丝;

9、(5)按照旁热式气敏元件的要求,进行焊接和封装操作,得到三乙胺传感器。

10、进一步地,本专利技术还提供了bivo4敏感材料的制备,包括以下步骤:

11、(1)na2co3和v2o5以3:5的摩尔比混合并研磨均匀;

12、(2)将步骤(1)得到的混合粉末在450℃下焙烧5h;

13、(3)将bi(no3)3·5h2o和步骤(2)得到的粉末以质量比为4.5:1的量加入到40ml去离子水中,并在70℃下搅拌10h,使溶液中的成分充分混合,之后将溶液用去离子水和无水乙醇多次离心清洗,然后在80℃下干燥24h;

14、(4)将步骤(3)得到的干燥后粉末在500-700℃下煅烧4h,得到bivo4敏感材料。

15、本专利技术提供的基于半导体型bivo4材料的三乙胺传感器至少具有以下优点:

16、1.采用简单的共沉淀法制备bivo4材料,成本较低,使得传感器的生产更具经济性和可行性;

17、2.通过制备bivo4材料,得到了具有高灵敏度、快速响应速度的三乙胺传感器,且具有良好选择性和高稳定性,使得传感器在三乙胺气体的检测中具有广泛的应用前景。

18、3.采用旁热式传感器,体积小,便于集成与安装,可批量生产。

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【技术保护点】

1.一种基于半导体敏感材料BiVO4的三乙胺传感器,其特征在于,由外表面带有两条平行、环状且彼此分立的金电极的Al2O3陶瓷管作为衬底材料,涂敷于所述Al2O3陶瓷管外表面和所述金电极的BiVO4敏感材料、置于所述Al2O3陶瓷管内部的镍铬合金丝加热线圈组成;其中,所述Al2O3陶瓷管的内径为0.6-0.8mm、外径为1.0-1.5mm、长度为4-5mm;单条所述金电极形状为环形、宽度为0.4-0.5mm,所述金电极的间距为0.5-0.6mm;所述金电极上有引出的铂丝导线,所述铂丝导线长度为4-6mm。

2.权利要求1所述三乙胺传感器的制备,其特征在于,包括以下步骤:

3.根据权利要求2所述的三乙胺传感器的制备,其特征在于,所述BiVO4敏感材料的制备包括以下步骤:

【技术特征摘要】

1.一种基于半导体敏感材料bivo4的三乙胺传感器,其特征在于,由外表面带有两条平行、环状且彼此分立的金电极的al2o3陶瓷管作为衬底材料,涂敷于所述al2o3陶瓷管外表面和所述金电极的bivo4敏感材料、置于所述al2o3陶瓷管内部的镍铬合金丝加热线圈组成;其中,所述al2o3陶瓷管的内径为0.6-0.8mm、外径为1.0-1.5mm、长度为4-...

【专利技术属性】
技术研发人员:焦思琪郑晓虹张骋
申请(专利权)人:上海应用技术大学
类型:发明
国别省市:

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