一种三维SnO2/Co3O4核壳纳米复合材料及其制备的抗湿度丙酮气敏元件的制作方法

技术特征：
1.一种三维sno2/co3o4核壳纳米复合材料，其特征在于，由sno2纳米纤维为骨架和其表面组装生长的均匀co3o4纳米片阵列组成。2.根据权利要求1所述的三维sno2/co3o4核壳纳米复合材料，其特征在于，所述co3o4纳米片阵列的高度有序，其纳米片大小为100～200nm，片层厚度为20～40nm；所述sno2纳米纤维的直径为80～200nm；核壳复合材料外径为400～600nm。3.一种三维sno2/co3o4核壳纳米复合材料的制备方法，制备如权利要求1和2中任意一项所述的三维sno2/co3o4核壳纳米复合材料，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将锡源和有机溶剂按比例混合后置于磁力搅拌器上搅拌，待溶液呈澄清透明状后缓慢加入聚乙烯吡咯烷酮，并继续搅拌至其呈粘性透明状液体；再继续搅拌1～2h后收集反应产物至注射器内，并将上述注射器置于静电纺丝机中静电纺丝，经收集板收集得到纺丝前驱体后进行煅烧，得sno2纳米纤维；步骤2：将二甲基咪唑和六水硝酸钴分别加入到去离子水中搅拌至完全溶解，在二甲基溶液中加入步骤所得的sno2纳米纤维，再加入硝酸钴溶液搅拌4h；待反应结束，依次分别用去离子水和乙醇洗涤所得沉淀2～4次，再干燥，煅烧，即得。4.根据权利要求3所述的三维sno2/co3o4核壳纳米复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤1中：所述静电纺丝工艺为：环境相对湿度为10％～50％，收集板与注射器针尖的电压为18～20kv、收集板与注射器针尖的距离为18～20cm；所述纺丝前驱体的煅烧过程为：在升温速率为1～3℃/min升温至500～600℃后保温2～4h；在步骤2中，所述沉淀的煅烧过程为：在升温速率为1～3℃/min升温至400～600℃后保温2～4h。5.根据权利要求3所述三维sno2/co3o4核壳纳米复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤1中：所述锡源溶液的浓度为0.15g/ml；所述锡源为sncl2.2h2o；所述有机溶剂为乙醇与n，n-二甲基甲酰胺体积比为4:5的混合物；在步骤2中，所述二甲基咪唑溶液、六水硝酸钴溶液的浓度分别为0.0082g/ml，0.0036g/ml。6.一种基于三维sno2/co3o4核壳纳米复合材料的抗湿度丙酮气敏元件，其特征在于，使用如权利要求1-2中任意一项所述的三维sno2/co3o4核壳纳米复合材料涂覆于电极表面，再依次焊接，老化，封装后制作得到半导体式气敏元件。7.根据权利要求6所述的基于三维sno2/co3o4核壳纳米复合材料的抗湿度丙酮气敏元件，其特征在于，所述半导体式气敏元件的技术指标包括：工作温度为70～140℃；元件对50ppm丙酮的检测灵敏度r
g
/r
a
约为11.4；响应时间为19s，恢复时间为43s；对50ppm丙酮的灵敏度高于50ppm乙醇、甲醇、氨气、甲苯、甲醛、一氧化氮、一氧化碳、硫化氢中任一种的灵敏度。8.根据权利要求6所述的基于三维sno2/co3o4核壳纳米复合材料的抗湿度丙酮气敏元件，其特征在于，当所述半导体式气敏元件应用于检测丙酮气体上时，检测丙酮气体的浓度下限为0.1ppm。

技术总结
本发明公开了一种三维SnO2/Co3O4核壳纳米复合材料及其制备的抗湿度丙酮气敏元件。该气敏材料以SnO2纳米纤维为骨架，通过简单共沉淀方法在其表面生长均匀的Co-ZIF纳米片阵列，然后经过热处理获得三维SnO2/Co3O4核壳纳米复合材料；将所得三维SnO2/Co3O4核壳纳米复合材料与乙醇混合搅拌成糊状，均匀涂敷在陶瓷管或者平板电极表面，按照直热式半导体气敏元件进行焊接、老化、封装，制备出丙酮气敏元件。该气敏元件在丙酮气体检测方面具有抗湿度干扰能力强、灵敏度高、对干扰气体选择性好、稳定性好等特点，可用于环境和呼出气体中丙酮气体的检测。测。测。


技术研发人员：王丁 王峰 李慧珺 李贵生
受保护的技术使用者：上海理工大学
技术研发日：2021.10.29
技术公布日：2022/1/21