本技术涉及一种铂改性钕铁镁氧化物CO2气敏材料及其制备方法和应用,属于CO2气体检测技术领域。该气敏材料通过铂修饰钕铁镁氧化物制备而成,具有优异的CO2检测性能。
背景技术
随着全球气候变化的日益加剧,二氧化碳作为主要的温室气体之一,受到了广泛的关注。二氧化碳浓度的增加不仅会导致全球气候变暖,还对人体健康产生负面影响。因此,如何对大气中二氧化碳浓度进行有效监测,成为了一个亟待解决的重要问题。
目前,检测二氧化碳浓度的技术主要包括红外光谱法、电化学传感器和气敏材料传感器等。其中,气敏材料传感器因其体积小、成本低、易于集成以及响应速度快等优点,已逐渐成为气体传感器研究的热点之一。气敏材料在二氧化碳检测中的作用主要表现为:当材料表面与二氧化碳气体接触时,材料的电学特性会发生变化,进而根据这些变化检测气体的存在和浓度。可用于气体传感器的气敏材料主要包括:以电子为载流子的n型半导体和以空穴为载流子的p型半导体。其中,钙钛矿型复合氧化物作为典型p型半导体,其有多种金属形成,具有离子传导和电子传导双重导电性质,且结构稳定,可以容许很多金属元素进行掺杂改性,成为了当前的研究热点。
现有技术中,论文《钙钛矿纳米晶材料对丙酮基CO2
气体的气敏性研究》中公开了采用溶胶-凝胶法制得的PrFeO3
材料、3wt%-PrFeO3
材料、Pr0.9
Ca0.1
FeO3
材料对2000ppm的CO2
气体的响应分别为1.15、1.40、1.38。但上述制得的材料的最佳工作温度为200℃。《CO2
sensing properties and mechanism of PrFeO3
and NdFeO3
thick film sensor》(YanpingChen,Journal of Rare Earths 37 (2019)80-87)中公开了采用溶胶-凝胶法制备纳米晶粉末NdFeO3
,其纳米直径为10-110nm,其最佳工作温度为200℃,在此工作温度下,其对9000ppm的CO2
气体的响应为3.75。由此可见,上述气敏材料虽能用于检测二氧化碳气体,但上述气敏材料的工作温度均为200℃,工作温度较高,而过高的工作温度会降低气敏传感器的灵敏度和响应速度,增加气敏传感器的能耗。
因此,基于NdFeO3
材料的基础上,如何对其进行掺杂修饰制得一种可用于检测二氧化碳气体的气敏材料,以降低气敏材料的工作温度、提高气敏材料对二氧化碳气体的响应,成为当前技术领域的重要课题。
实现思路