【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于气体传感器，具体涉及一种用于cl2检测的半导体传感器及制备方法。
技术介绍
1、氯气是一种黄绿色的有刺激性气味的有毒气体，其在工业领域和日常生活中有广泛的应用。在工业中，氯气可以用于生产塑料、合成纤维，生活中常用的消毒剂、漂白剂也有氯气作为原料。然而，氯气对人体的健康有严重的危害，它可以造成呼吸道粘膜的损伤，少量的氯气可能会刺激眼球及上呼吸道，严重的氯气中毒可以造成死亡。因此，研究开发选择性好、响应速度快、制备简单并且能在室温下工作的氯气传感器是很有必要的。
2、金属氧化物半导体气体传感器由于其价格低、检测气体种类多、体积小便于携带等优点而得到广泛应用。用于气体传感器的氧化物材料主要包括sno2、zno2、wo3、in2o3等，其中in2o3获取成本低廉、绿色环保，具有优秀的光学、电学特性而广泛应用于气体传感器、光催化、太阳能电池等领域。当in2o3暴露于还原性气体时，通过化学吸附氧物种发生氧化反应，导致电阻降低；暴露于氧化性气体中，气体分子会继续从导带中捕获电子，从而电阻增大。但是in2o3作为气体传感器材料存在灵敏度低，最佳工作温度高等问题。
3、但是目前的cl2传感器的工作温度高，灵敏度低，难以对低浓度的cl2进行检测。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种用于cl2检测的半导体传感器及制备方法，通过在电极片上涂覆in2o3/mxene材料提高了传感器的灵敏度，实现了对低浓度cl2气体的高灵敏检测。
2、为了
3、第一方面，本专利技术提供了一种用于cl2检测的半导体传感器，包括电极片和附着于电极片上的气敏层；
4、所述气敏层由in2o3/mxene材料制成。
5、所述in2o3/mxene材料由纳米in2o3和v2ctxmxene复合制成。
6、作为优选，所述纳米in2o3的粒径≤80 nm；所述纳米in2o3可采用市售。
7、进一步优选，所述纳米in2o3的制备方法为：将in(no3)3·4.5h2o和柠檬酸钠溶解于去离子水中搅拌，加入尿素超声至溶解，再将溶液在130~200 ℃下水热20~30 h；收集沉淀，分别用水和乙醇洗涤，之后在450~550 ℃下热处理数小时后冷却，得到纳米in2o3。
8、作为优选，所述v2ctxmxene的制备方法为：
9、s1将v2alc与刻蚀剂混合后依次经过超声、加热、洗涤、干燥得到第一物料；
10、s2将所述第一物料与二甲基亚砜混合后依次经过搅拌、洗涤、干燥得到第二物料；
11、s3将所述第二物料与氢氧化钠溶液混合后依次经过搅拌、离心沉淀、洗涤、干燥得到v2ctxmxene；
12、进一步优选，所述步骤s1中v2alc与刻蚀剂的质量体积比为1~3 g：10~50 ml；
13、进一步优选，所述刻蚀剂由氟化钠与盐酸按照质量体积比1~3 g：10~50 ml混合得到；
14、进一步优选，所述步骤s1中超声时间为20~30 min：所述步骤1）中加热温度为80~90 ℃，加热时间为65~72 h：
15、进一步优选，所述步骤s2中第一物料与二甲基亚砜的质量体积比为0.3~0.5 g：10~17 ml：
16、进一步优选，所述步骤s3中第二物料与氢氧化钠溶液的质量体积比为0.3 g：10~50 ml；
17、进一步优选，所述步骤s3中搅拌时间为2~3 h。
18、作为优选，所述纳米in2o3和v2ctxmxene复合方法为：
19、将in2o3和v2ctxmxene分散于四氢呋喃中，在氮气气氛下超声分散6~10小时，超声结束后，进行真空抽滤收集沉淀，真空干燥，得到in2o3/mxene材料；
20、所述in2o3和v2ctxmxene的质量比为1:1~3。
21、第二方面，本专利技术提供了上述半导体传感器的制备方法，包括以下步骤：
22、将in2o3/mxene材料放进玛瑙研钵，并加入无水乙醇进行研磨得到气敏浆液；
23、将气敏浆液涂在电极片上，待干燥后使用。
24、作为优选，所述in2o3/mxene材料与无水乙醇的质量体积比为0.001~0.003 g：0.1~0.3 ml。
25、作为优选，所述电极片上气敏浆液的涂覆量为0.001 g/cm2。
26、作为优选，所述电极片为pt电极、au电极、pd电极中的一种。
27、作为优选，所述干燥时间为1~2 d。
28、至少含有以下有益技术效果：
29、1.利用简单的超声法就可以得到in2o3/mxene复合材料，这种合成方法简单易操作，成本低；
30、2.in2o3/mxene复合材料具有多孔结构，较大的比表面积，将其涂覆与电极片表面，可以促进cl2的吸附/解吸和表面反应，对cl2的检测具有选择性，可以抵抗其他气体的干扰；
31、3.in2o3/mxene半导体传感器能在室温下工作，大大减少功耗，并且响应灵敏度高，还能实现对低浓度cl2的高灵敏检测。
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1.一种用于Cl2检测的半导体传感器，其特征在于，包括电极片和附着于电极片上的气敏层；
2.根据权利要求1所述的半导体传感器，其特征在于，所述纳米In2O3的粒径≤80 nm。
3.根据权利要求1所述的半导体传感器，其特征在于，所述V2CTx MXene的制备方法为：
4.根据权利要求1所述的半导体传感器，其特征在于，所述纳米In2O3和V2CTx MXene复合方法为：
5.权利要求1-4任一项所述的半导体传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述In2O3/MXene材料与无水乙醇的质量体积比为0.001~0.003 g：0.1~0.3 mL。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述电极片上气敏浆液的涂覆量为0.001 g/cm2。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述电极片为Pt电极、Au电极、Pd电极中的一种。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述干燥时间为1~2 d。
【技术特征摘要】
1.一种用于cl2检测的半导体传感器，其特征在于，包括电极片和附着于电极片上的气敏层；
2.根据权利要求1所述的半导体传感器，其特征在于，所述纳米in2o3的粒径≤80 nm。
3.根据权利要求1所述的半导体传感器，其特征在于，所述v2ctx mxene的制备方法为：
4.根据权利要求1所述的半导体传感器，其特征在于，所述纳米in2o3和v2ctx mxene复合方法为：
5.权利要求1-4任一项所述的半导体传感器的制备方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：马江微，张紫薇，翟海潮，张广纪，侯卫霄，胡季帆，王琛，孙志刚，张克维，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：
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