专利名称：掺有金属氧化物的氧化镓气体感应膜及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种气敏性材料及其制备方法，具体地说，涉及一种掺有金属氧化物的氧化镓气体感应膜及其制备方法。
背景技术：
氧化镓气体感应膜是一种具有发展前景的气敏材料。M.Fleischer等人发现氧化镓可以对NOx，CH4，O3等气体具有相当的敏感性，而且由于其可在高温下(通常高于700℃)使用，因此可以排除绝大多数在中、低温下具有干扰性的还原性气体的干扰和水蒸汽的干扰。此外，氧化镓还能够用于二氧化碳的探测工作。
现有氧化镓气体感应膜存在的问题是，膜中氧化镓粒径较大(一般在100nm以上)，导致膜与被测气体的有效接触面积减小，相应地膜的气体感应性能也就差。因此，如何减小氧化镓气体感应膜中氧化镓的粒径成为本领域迫切需要解决的问题。

发明内容
本发明目的之一在于，提供一种掺有金属氧化物的氧化镓气体感应膜，以此解决现有技术中存在的问题。
本发明目的之二在于，提供一种制备上述气体感应膜的方法。
本发明所说的气体感应膜，其特征在于，所说的气体感应膜是一种掺有5～20(mol)％氧化钨的氧化镓膜。
制备上述气体感应膜的方法包括如下步骤(1)在氮气保护下，将乙酰丙酮镓与乙醇钨按摩尔比为1∶0.05～0.25于有机溶剂中混合，然后加入去离子水和pH调节剂，控制pH为2～5，得溶胶液；(2)将步骤(1)得到的溶胶液于匀胶机中旋转涂膜，匀胶机转速控制在1600～4000转/分，匀胶时间控制在30～60秒，涂膜重复次数为20～30次，得凝胶膜；(3)将步骤(2)得到的凝胶膜于120～900℃干燥1～6小时后得到目标物；
其中所述的有机溶剂为C1～C4的一元或二元醇，优选甲醇、乙醇或乙二醇；所述的pH调节剂为无机酸，优选盐酸或硝酸。
本发明成功地采用了溶胶-凝胶法制备了掺杂比例可控的氧化钨和氧化镓二元金属混合物的气体感应膜。通过原子粒显微镜证明由于氧化钨的存在，对氧化镓的粒径产生了明显的控制作用(纯氧化镓膜中的晶粒径为100nm左右，而氧化钨/氧化镓二元金属氧化物膜中的晶粒径在30～40nm)，增大气体感应膜与被测气体的有效接触面积，从而提高了气体感应膜的气体感应性能。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述，其目的仅在于更好地理解本发明的内容，因此所举之例并不限制本发明的保护范围。
实施例1在氮气保护下，将乙酰丙酮镓与乙醇钨的摩尔比为1∶0.05于甲醇溶剂中混合，加入去离子水和盐酸，控制pH值为2.0，搅拌4小时，静置后获得涂膜溶胶；将上述涂膜溶胶于匀胶机中旋转涂膜，匀胶机转速为1600转/分，匀胶时间为30s，重复涂膜20次得凝胶膜。将所得凝胶膜先在240℃干燥1小时，然后在900℃再干燥1小时后即得产品。获得的膜中氧化镓的摩尔含量为95％，膜的平均晶粒径23nm。
实施例2在氮气保护下，将乙酰丙酮镓与乙醇钨的摩尔比为1∶0.25于丁醇溶剂中混合，加入去离子水和硝酸，控制pH值为5.0，搅拌6小时，静置后获得涂膜溶胶；将上述涂膜溶胶于匀胶机中旋转涂膜，匀胶机转速为2000转/分，匀胶时间为45s，重复涂膜20次得凝胶膜。将所得凝胶膜先在120℃干燥2小时，然后在800℃再干燥1小时后即得产品。获得的膜中氧化镓的摩尔含量为80％，膜的平均晶粒径46nm。
实施例3在氮气保护下，将乙酰丙酮镓与乙醇钨的摩尔比为1∶0.11于乙二醇中混合，加入去离子水和硫酸，控制pH值为3.0，搅拌6小时，静置后获得涂膜溶胶；
将上述涂膜溶胶于匀胶机中旋转涂膜，匀胶机转速为4000转/分，匀胶时间为60s，重复涂膜30次得凝胶膜。将所得凝胶膜先在240℃干燥1小时，然后在800℃再干燥1小时后即得产品。获得的膜中氧化镓的摩尔含量为90％，膜的平均晶粒径32nm。
实施例4在氮气保护下，将乙酰丙酮镓与乙醇钨的摩尔比为1∶0.18于乙醇中混合，加入去离子水和盐酸，控制pH值为4.0，搅拌8小时，静置后获得涂膜溶胶；将上述涂膜溶胶于匀胶机中旋转涂膜，匀胶机转速为4000转/分，匀胶时间为45s，重复涂膜30次得凝胶膜。将所得凝胶膜先在200℃干燥1.5小时，然后在800℃再干燥2小时后即得产品。获得的膜中氧化镓的摩尔含量为85％，膜的平均晶粒径39nm。
实施例5测试了纯氧化镓薄膜和掺杂5(mol)％氧化钨的氧化镓薄膜在800℃的气体探测性能，结果如下表所示

权利要求
1.一种气体感应膜，其特征在于，所说的气体感应膜是掺有5～20mol％氧化钨的氧化镓膜。
2.制备如权利要求1所说的气体感应膜的方法，其包括如下步骤(1)在氮气保护下，将乙酰丙酮镓与乙醇钨按摩尔比为1∶0.05～0.25于有机溶剂中混合，然后加入去离子水和pH调节剂，控制pH为2～5，得溶胶液；(2)将步骤(1)得到的溶胶液于匀胶机中旋转涂膜，匀胶机转速控制在1600～4000转/分，匀胶时间控制在30～60秒，涂膜重复次数为20～30次，得凝胶膜；(3)将步骤(2)得到的凝胶膜于120～900℃干燥1～6小时后得到目标物；其中所述的有机溶剂为C1～C4的一元或二元醇，所述的pH调节剂为无机酸。
3.如权利要求2所说的制备方法，其特征在于，其中所述的有机溶剂为甲醇、乙醇或乙二醇。
4.如权利要求2或3所说的制备方法，其特征在于，其中所述的pH调节剂为盐酸或硝酸。
全文摘要
本发明涉及一种气体感应膜及其制备方法。所说的气体感应膜是一种掺有5～20(mol)％氧化钨的氧化镓膜，其采用溶胶－凝胶法制得。通过原子粒显微镜证明由于氧化钨的存在，对氧化镓的粒径产生了明显的控制作用(纯氧化镓膜中的晶粒径为100nm左右，而氧化钨/氧化镓二元金属氧化物膜中的晶粒径在30～40nm)，增大气体感应膜与被测气体的有效接触面积，从而提高了气体感应膜的气体感应性能。
文档编号G01N27/26GK1800840SQ20051002316
公开日2006年7月12日 申请日期2005年1月7日 优先权日2005年1月7日
发明者姜复松, 郑涛, 阮昊 申请人:华东理工大学