【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体检测，尤其涉及一种半导体气敏材料及其制备方法、传感器和四足机器人应用。
技术介绍
1、在当今科技迅速发展的时代背景下，对于深井隧道、有限空间等复杂环境中存在的有毒有害气体如氨气、一氧化碳等进行高效、准确的检测显得尤为重要。这类环境往往由于空间限制、环境条件恶劣以及人工作业的高风险性，使得传统的检测方法难以实施。四足机器人凭借其独特的仿生设计，能够在复杂地形中灵活移动，克服了传统轮式或履带式机器人在某些特殊环境中受限的难题。同时，结合先进的气体检测技术，四足机器人能够实时检测并传输环境中的有毒有害气体数据，为工作人员提供及时准确的信息支持，确保作业安全。此外，四足机器人的应用还能有效减少人力投入，提高作业效率，降低生产成本，对于推动相关行业的发展具有重要意义。
2、传感器技术的持续发展使得有毒气体检测仪的检测精度和灵敏度得到提高，新型传感器的应用使得检测仪器的响应速度更快，误报率更低，并能够同时检测多种有害气体。许多工作为开发高性能的常温气体传感器做出了不懈的努力，例如通过合成多种纳米结构来利用低维结构的独特传感机制。然而，这些气体传感器在常温下的传感性能是有限的，尤其是针对有毒气体检测方面。例如，一些传感器表现出足够的灵敏度，但响应/恢复时间很长，甚至不能恢复至初始电阻。一些传感器灵敏度高、响应/恢复时间短，但表现出较差的稳定性和气体选择性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种半导体气敏材料及其制备方法、传感器和四
2、本专利技术的一种半导体气敏材料的制备方法，包括如下步骤：
3、s1、将六水合硝酸钴、2-甲基咪唑配体分别溶于溶剂；再将2-甲基咪唑溶液缓慢滴加到硝酸钴溶液中，反应完成后，对产物离心、洗涤、干燥得zif-67；
4、s2、将zif-67粉末超声分散于甲醇中以形成白色均匀悬浊液，然后依次在白色均匀悬浊液中加入硝酸银、氯钯酸，搅拌、静置、离心、干燥得白色粉末；
5、s3、将白色粉末在400~600℃下进行煅烧2~4 h，自然冷却后得半导体气敏材料ag-pa/coo。
6、进一步的，半导体气敏材料ag-pa/coo中，co、ag、pa的摩尔比为1~3：1~3：1~3。
7、进一步的，步骤s2中，持续搅拌1~3 h后，静置 24~48 h。
8、进一步的，步骤s3中，升温速率为1~2℃/m。
9、一种如上述的制备方法制备的半导体气敏材料。
10、一种基于上述的半导体气敏材料的气体传感器。
11、进一步的，上述的半导体气敏材料的气体传感器采用如下步骤进行制备：
12、s1、将半导体气敏材料ag-pa/coo分散在去离子水中得到ag-pa/coo导电溶液；
13、s2、将ag-pa/coo导电溶液转移到聚乳酸稀溶液中混合均匀，再将其均匀涂在带有一对金电极的衬底上，干燥得气体传感器。
14、一种安装有气体传感器的四足机器人，用于检测还原性有毒气体。
15、进一步的，所述有毒气体包括氨气、vocs。
16、本专利技术在合成含co金属簇多孔晶体材料zif-67的基础上，通过离子交换法，引入了ag、pa双金属，得到一种三金属co、ag、pa多孔晶体材料ag-pa/zif-67。随后，将ag-pa/zif-67作为模板剂通过高温煅烧得到了ag-pa/coo作为传感材料；本专利技术通过引入ag、pa双金属与co金属簇的结合，形成三金属co、ag、pa多孔金属半导体材料ag-pa/coo，当ag-pa/coo材料暴露在空气中时，空气中的氧分子会吸附在ag-pa/coo材料表面，并从ag-pa/coo材料中夺取电子，形成氧负离子（如o-、o2-等），导致ag-pa/coo材料表面形成一层电子耗尽层，从而影响其电导率。当有毒气体（如氨气、vocs等）与传感器接触时，这些气体会与ag-pa/coo材料表面的氧负离子发生反应，导致电子耗尽层的状态发生变化，进而引起半导体气敏材料电导率的变化。通过测量这种电导率的变化，就可以实现对有毒气体的检测。
17、ag、pa和co三种金属在复合材料中能形成复杂的电子结构，包括电荷转移、轨道杂化等。这些效应不仅改变了材料的能带结构，还影响了材料的表面化学性质，从而提高了对气体的敏感性和选择性，使得本专利技术多金属复合结构的半导体气敏材料表现出更高的敏感性和选择性。多金属具有更多的活性位点，能够提升有毒气体与氧负离子之间的反应迅速，导致电子耗尽层状态快速变化，从而实现了对气体浓度的快速检测。
18、本专利技术制备的半导体气敏材料ag-pa/coo是一种多孔纳米材料，三金属元素复合结构能够显著提高材料的比表面积和孔隙率，从而增加材料与目标气体的接触面积，提高气体吸附效率，其高比表面积有助于形成更多的氧负离子、增加有毒气体与氧负离子的反应空间，同时吸纳更多的有毒气体，提升传感器件的响应和回复时间。
19、ag-pa/coo作为半导体气敏材料，与聚乳酸配置浆料负载在带有一对金电极的衬底上作为气体传感器；测试结果表明ag-pa/coo气体传感器对氨气的气敏性拓展到了5ppm，响应和回复时间分别为1s和88s。
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1.一种半导体气敏材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：半导体气敏材料Ag-Pa/CoO中，Co、Ag、Pa的摩尔比为1~3：1~3：1~3。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中，持续搅拌1~3 h后，静置24~48h。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S3中，升温速率为1~2℃/m。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的制备方法制备的半导体气敏材料。
6.一种基于如权利要求5所述的半导体气敏材料的气体传感器。
7.如权利要求6所述的气体传感器，其特征在于：采用如下步骤进行制备：
8.一种安装有如权利要求7所述的气体传感器的四足机器人，其特征在于：用于检测还原性有毒气体。
9.如权利要求8所述的四足机器人，其特征在于：所述有毒气体包括氨气、VOCs。
【技术特征摘要】
1.一种半导体气敏材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：半导体气敏材料ag-pa/coo中，co、ag、pa的摩尔比为1~3：1~3：1~3。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤s2中，持续搅拌1~3 h后，静置24~48h。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤s3中，升温速率为1~2℃/m。
【专利技术属性】
技术研发人员：王身丽，刘军，何剑峰，杜勇，吴军，赵威，胡昀，王骞，段鹏，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司超高压公司，
类型：发明
国别省市：
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