本发明涉及气体检测领域,具体是半导体气体传感器的制备方法,特别是涉及一种zno/au/nio三明治结构复合纳米材料的制备方法及其在气体检测中的应用。
背景技术:
1、随着信息化时代的发展,对生活居住环境、不同场景的安全检测需求越来越高,因此对传感器的需求逐步增加。
2、其中基于半导体材料的传感器由于具有易加工、小型化、易集成等优点,是开发消费传感器的首选之一。然而目前精度高的气体传感器往往成本也很高,难以满足普通消费市场的需求。同时现有的消费级气体传感器在选择性和稳定性上也具有明显的不足,因此产生的误报、漏报造成了极大的资源浪费和经济损失。通过构建阵列传感器可解决上述问题,同时,若能开发一种新型材料,实现利用同一种材料对不同气体的检测,可以减少阵列传感器对器件的需求,对于提升性能降低成本有突出贡献。
3、本发明通过构建具有三明治结构且具有mof孔隙的复合材料可提升材料的气敏性能。
技术实现思路
1、本发明目的是提供一种zno/au/nio三明治结构复合纳米材料的制备方法。
2、本发明的再一目的在于:提供一种上述方法制备的zno/au/nio三明治结构复合纳米材料的应用。可实现对氢气和甲醛的高灵敏检测。
3、本发明目的通过下述方案实现:一种zno/au/nio三明治结构复合纳米材料的制备方法,包括如下步骤:
4、步骤一:取0.05~0.1 g的zif-8粉末,置于15 ml的n,n-二甲基甲酰胺中,超声10~20 min后,加入0.17~0.35 g的六水合硝酸镍,搅拌,得到溶液a;取0.19~0.36 g的2-甲基咪唑溶于15 ml的n,n-二甲基甲酰胺中,搅拌,得到溶于b,将溶液b快速倒入溶液a中,继续搅拌10 min后,加入0.03~0.08 g的haucl4·4h2o,继续搅拌20~40 min后置于50 ml反应釜进行水热反应,反应结束后离心,将所得沉淀干燥,研磨,得到样品1;
5、zif-8的合成方法为:将0.6~1.2 mmol的六水合硝酸锌溶于15~30 ml的甲醇中,将2.4~4.8 mmol的2-甲基咪唑溶于15~30 ml的甲醇中,搅拌30~40 min后,静置24h,将沉淀离心干燥,得到zif-8;
6、所述水热反应温度为110~130 ℃,反应时间为20~28 小时;
7、步骤二:将样品1置于带盖坩埚中,于体积浓度1~3%的氢氩混合气中热处理,降至室温后,得到zno/au/nio三明治结构复合纳米材料;
8、所述的热处理温度为600~700 ℃时间为2~4 小时,升温速度为3~6 ℃/min;
9、将制备好的纳米材料制作成mems器件,具体步骤为:取带有pt插指电极的mems器件,用去离子水和乙醇超声清洗,用氮气枪吹干后,将zno/au/nio制成浆料,均匀涂敷于mems器件表面,晾干后置于马弗炉内热处理,热处理温度400 ℃,保温时间1 h,升温速率2℃/min,待腔体降至室温后取出,得到mems气体传感器;
10、本发明提供一种mems气体传感器用于h2和甲醛气体检测的应用。
11、改复合纳米材料对氢气和甲醛气体的最佳响应温度不同,利用此特点,通过后续数据处理本发明提供的方法制作简单,成本低,可实现对氢气和甲醛气体的高灵敏检测。
1.一种zno/au/nio三明治结构复合纳米材料的制备方法,其特征在于,以zif-8为核分散于n,n-二甲基甲酰胺中,加入六水合硝酸镍,与2-甲基咪唑溶的n,n-二甲基甲酰胺溶液混合,待初步络合后加入haucl4·4h2o,继续搅拌然后置于反应釜进行水热反应,将所得样品在氢氩混合气中热处理,降至室温后,得到zno/au/nio三明治结构复合纳米材料,包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的zno/au/nio三明治结构复合纳米材料的制备方法,其特征在于:zif-8的合成方法为:将0.6~1.2 mmol的六水合硝酸锌溶于15~30 ml的甲醇中,将2.4~4.8 mmol的2-甲基咪唑溶于15~30 ml的甲醇中,搅拌30~40 min后,静置24h,将沉淀离心干燥,得到zif-8。
3.根据权利要求1所述的zno/au/nio三明治结构复合纳米材料的制备方法,其特征在于:步骤一所述水热反应温度为110~130 ℃,反应时间为20~28 小时。
4.根据权利要求1所述的zno/au/nio三明治结构复合纳米材料的制备方法,其特征在于:步骤二所述的热处理温度为600~700 ℃时间为2~4 小时,升温速度为3~6 ℃/min。
5.根据权利要求1至4任一项所述的zno/au/nio三明治结构复合纳米材料的制备方法,其特征在于:按如下步骤制备:
6.根据权利要求1至4任一项所述的zno/au/nio三明治结构复合纳米材料的制备方法,其特征在于:按如下步骤制备:
7.根据权利要求1至4任一项所述的zno/au/nio三明治结构复合纳米材料的制备方法,其特征在于:按如下步骤制备:
8.一种zno/au/nio三明治结构复合纳米材料,根据权利要求1至7任一项所述的的制备方法得到的。
9.一种根据权利要求8所述zno/au/nio三明治结构复合纳米材料在h2和甲醛气体检测中的应用。
10.一种根据权利要求8所述zno/au/nio三明治结构复合纳米材料制作mems气体传感器方法,其特征在于: