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一种基于金属有机骨架模板法制备的NiCoxFe2xO4(x＝0.01～0.1)纳米立方体材料的异丙醇气体传感器及其制备方法，属于气体传感器技术领域。该传感器从下至上依次由带有Pd金属叉指电极的Al2O3衬底、在Pd金属叉指电极和Al2O3衬底上采用涂覆技术制备的
NiCoxFe2xO4纳米立方体材料敏感层组成，纳米立方体的粒径为50～80nm。当微量钴掺杂
到立方体上时，由于钴原子和铁原子半径的差异可能引起晶格缺陷，这些缺陷有利于产生氧空位进而增加氧吸附，导致气敏响应的提高。本技术的工艺简单、制得的传感器体积小、适于大批量生产，因而具有重要的应用价值。
技术要求
1.一种基于金属有机骨架模板法制备的NiCoxFe2-xO4纳米立方体材料的异丙醇气体传感
器，其特征在于：从下至上，依次由带有Pd金属叉指电极的Al2O3衬底、在Pd金属叉指电极和Al2O3衬底上采用涂覆技术制备的NiCoxFe2-xO4纳米立方体材料敏感层组成，其中x＝0.01～0.1；NiCoxFe2-xO4纳米立方体材料的粒径为50～80nm，且该纳米立方体材料由如下步骤制备得到，
(1)将0.15～0.17克硝酸镍溶于20～50mL去离子水中形成均一的溶液A；然后，将0.125～0.131克铁氰化钾和0.035～0.037克聚乙烯吡咯烷酮溶于20～50mL去离子水中形成均一的
溶液B；
(2)NiCoxFe2-xO4纳米立方体材料的制备：将0.001～0.006克钴氰化钾加入到步骤(1)制备
的溶液B中形成均一的溶液，再将溶液A和加入了钴氰化钾的溶液B混合并持续搅拌30～
60分钟，在60℃～80℃条件下水浴12～24小时，将反应液离心得到黄色沉淀物，将沉淀
物用去离子水洗涤，并在60～80℃下干燥12～24小时，得到铁镍钴普鲁士蓝模拟物纳米立方前驱体粉末，再在500～550℃的空气下退火2～4小时，得到NiCoxFe2-xO4纳米立方体材料。
2.如权利要求1所述的一种基于金属有机骨架模板法制备的NiCoxFe2-xO4纳米立方体材料
的异丙醇气体传感器，其特征在于：NiCoxFe2-xO4纳米立方体材料敏感层的厚度为2～
4μm。
3.如权利要求1所述的一种基于金属有机骨架模板法制备的NiCoxFe2-xO4纳米立方体材料
的异丙醇气体传感器，其特征在于：Pd金属叉指电极的宽度和间距均为0.15～0.20mm，厚度为100～150nm，叉指电极的对数是5～10对。
4.一种基于金属有机骨架模板法制备的NiCoxFe2-xO4纳米立方体材料的异丙醇气体传感器
的制备方法，其步骤如下：
(1)Pd金属叉指电极的处理
首先分别用丙酮、乙醇棉球擦拭带有Pd金属叉指电极的Al2O3衬底至干净，再将带有Pd金属叉指电极的Al2O3衬底依次置于丙酮、乙醇和去离子水中，分别超声清洗5～10分钟，最后在100～120℃环境下干燥；
(2)基于NiCoxFe2-xO4纳米立方体材料的异丙醇气体传感器的制备
将NiCoxFe2-xO4纳米立方体材料放入研钵中，研磨5～10分钟，得到NiCoxFe2-xO4纳米立方体粉末；然后将研钵中滴入去离子水，再研磨5～10分钟，得到粘稠状的浆料；用小毛刷沾取少量的浆料，涂覆在步骤(1)处理过的带有Pd金属叉指电极的Al2O3衬底上，然后将其在室温下烘干，得到NiCoxFe2-xO4纳米立方体材料敏感层；最后在相对湿度为20％～
40％RH、温度为20～35℃的环境中，在80～100mA的直流电流下老化20～24小时，从而
得到基于金属有机骨架模板法制备的NiCoxFe2-xO4纳米立方体材料的异丙醇气体传感器。
5.如权利要求4所述的一种基于金属有机骨架模板法制备的NiCoxFe2-xO4纳米立方体材料
的异丙醇气体传感器的制备方法，其特征在于：使用丝网印刷技术在Al2O3衬底上制备Pd金属插指电极，具体是将油墨、Pd粉、稀释剂按照1：1：2的质量比进行混合，搅拌调制成浆糊；然后将浆糊注入到带有插指电极图案的丝网版上，在30°～45°的倾斜角度和5～
10牛顿压力条件下刮动浆糊，在Al2O3衬底上印制电极并烘干，紫外光固化后完成Pd金属
插指电极的制备。
技术说明书
一种基于NiCoxFe2-xO4纳米立方体材料的异丙醇气体传感器及 其制备方法技术领域
本技术属于气体传感器技术领域，具体涉及一种基于金属有机骨架模板法制备的
NiCoxFe2-xO4(x＝0.01～0.1)纳米立方体材料的异丙醇气体传感器及其制备方法。该传感
器对异丙醇有较高的选择性。背景技术
随着工业和科技的飞速发展，在物质财富极大丰富的同时，生产安全和环境问题也日益凸显。人们有越来越多的机会接触危险气体，由可挥发有机化合物所导致的健康问题也已经成为我们关注的焦点，例如以甲烷和一氧化碳为主要成分的天然气，装修材料中释放的有机易挥发性有毒气体甲醛、苯、二甲苯，煤炭燃烧、汽车尾气中的二氧化硫和氮氧化物等。这些易燃易爆、有毒有害气体一旦产生或泄露，就会对人们的健康和生命造成威胁。因此，开发响应度高、检测速度快的气体传感器就十分有必要。
异丙醇广泛应用于化工产品和原料中，主要用于制药、化妆品、塑料、香水、涂料等行业。异丙醇遇高温分解产生有毒气体，极易扩散，当人和动物暴露于大量异丙醇中容易失去意识或死亡。异丙醇的检测在日常生活中必不可少，而制备高性能、选择性好、低检测浓度的异丙醇气体传感器十分重要。如果在异丙醇发生泄漏初期浓度低于爆炸阈限时发出警报，就能够有效地避免严重的损失。因此，开发响应度高、检测下限低、选择性好的异丙醇气体传感器具有重要意义。
用于气体传感的材料有很多，目前主要应用氧化物半导体敏感材料。氧化物半导体敏感材料的不同形貌对气敏性能有着很大的影响，因此往往通过合成不同形貌的敏感材料来改善气敏性能。除此之外，敏感材料的结构也对气敏性能有影响。中空纳米立方体结构具有更多的催化活性位和大比表面积，所以被广泛应用于气体探测、能量储存。本技术所使用的基于金属有机骨架模板法制备的铁钴酸镍纳米材料，由于能耗低、污染小，具有非常好的应用潜力。由这种方法制得的气体传感器是利用敏感材料直接吸附检测气体，使得材料的电学性质发生变化，通过测试敏感元件的输出信号变化而检测气体浓度。技术内容
本技术的目的是提供一种基于金属有机骨架模板法制备的NiCoxFe2-xO4纳米立方体材料的异丙醇气体传感器及其制备方法。
该方法简单易行、工序少、成本低廉、对设备要求低，能够提高该气体传感器对异丙醇气体的气敏响应，并且对异丙醇有较好的选择性，适于大批量生产，具有重要的应用价值。如图1所示，本技术所述的一种基于金属有机骨架模板法制备的NiCoxFe2-xO4纳米立方体材料的异丙醇气体传感器，从下至上依次由带有Pd金属叉指电极的Al2O3衬底、在Pd金属叉指电极和Al2O3衬底上采用涂覆技术制备的NiCoxFe2-xO4纳米立方体材料敏感层组成；其中NiCoxFe2-xO4纳米立方体材料的粒径为50～80nm，敏感层的厚度为2～4μm；Pd金属叉指电极的宽度和间距均为0.15～0.20mm，厚度为100～150nm，叉指电极的对数是5～10对。
本技术提供了一种制备上述异丙醇气体传感器的方法，其步骤如下：
1、Pd金属叉指电极的处理
首先分别用丙酮、乙醇棉球擦拭带有Pd金属叉指电极(采用丝网印刷技术制备)的Al2O3衬底至干净，再将带有Pd金属叉指电极的Al2O3衬底依次置于丙酮、乙醇和去离子水中，分别超声清洗5～10分钟，最后在100～120℃环境下干燥；
本实验采用丝网印刷技术在Al2O3衬底上制备Pd金属叉指电极，具体方法如下：将油墨
[佳华JX07500487]、Pd粉、稀释剂按质量比1：1：2的比例进行混合，搅拌调制成浆糊；
然后将浆糊注入到带有叉指电极图案的丝网版上，在30°～45°的倾斜角度和5～10牛的压力条件下刮动浆糊，在Al2O3衬底上印制叉指电极并烘干，紫外光固化后完成Pd金属叉指电极的制备，Pd金属叉指电极的宽度和电极间距均为0.15～0.20mm，厚度为100～
150nm，叉指电极的对数是5～10对。2、NiCoxFe2-xO4纳米立方体材料的制备
(1)将0.15～0.17克硝酸镍溶于20～50mL去离子水中形成均一的溶液A；然后，将0.125～0.131克铁氰化钾和0.035～0.037克聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于20～50mL去离子水中形成均
一的溶液B；
(2)将0.001～0.006克钴氰化钾加入到步骤(1)制备的溶液B中形成均一的溶液，再将溶液A
和加入了钴氰化钾的溶液B混合并持续搅拌30～60分钟，在60℃～80℃条件下水浴12～24小时，将反应液离心得到黄色沉淀物，将沉淀物用去离子水洗涤，并在60～80℃下干燥
12～24小时，得到铁镍钴普鲁士蓝模拟物(Co-Ni/Fe-PBA)纳米立方前驱体粉末，再在500
～550℃的空气下退火2～4小时，得到NiCoxFe2-xO4纳米立方体材料，粒径为50～80nm；
3、基于金属有机骨架模板法制备的NiCoxFe2-xO4纳米立方体材料的异丙醇气体传感器的
制备：将制备的NiCoxFe2-xO4纳米立方体材料放入研钵中，研磨5～10分钟，得到
NiCoxFe2-xO4纳米立方体粉末；然后将研钵中滴入去离子水，再研磨5～10分钟，得到粘
稠状的浆料；用小毛刷沾取少量的浆料，涂覆在带有Pd金属叉指电极的Al2O3衬底上，然后将其在室温下烘干，得到厚度为2～4μm的NiCoxFe2-xO4纳米立方体材料敏感层；最后在相对湿度为20％～40％RH、温度为20～35℃的环境中，在80～100mA的直流电流下老化20～24小时，从而得到基于金属有机骨架模板法制备的NiCoxFe2-xO4纳米立方体材料的异丙醇气体传感器。
为了性能对比方便，将NiCo0.01Fe1.99O4、NiCo0.03Fe1.97O4、NiCo0.05Fe1.95O4、
NiCo0.1Fe1.9O4纳米立方体材料制备的传感器分别简写为器件一、器件二、器件三、器
件四。
基于NiCoxFe2-xO4纳米立方体材料的异丙醇气体传感器及其设备制作方法与设计方案
