CN112326735A - 一种室温半导体气体传感材料与传感器的制备方法 - Google Patents

一种室温半导体气体传感材料与传感器的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种室温半导体气体传感材料与传感器的制备方法，所述的气体传感器材料为ZnO‑SnO2:F‑TiO2‑CuO/石墨烯复合纳米材料，以此为传感材料制备室温气体传感器。其制备方法包括下述步骤：单元氧化物纳米材料前驱体液体配制，多元氧化物纳米材料前驱体液体配制，多元氧化物纳米材料合成，多元氧化物/石墨烯复合纳米材料制备，室温气体传感器制作。上述制备技术和工艺前后相继，有机统一，所制备的室温气体传感器，可对硫化氢、乙醇和甲烷等气体实现有效的室温传感，应用于智能化和可穿戴传感产品。

Description

一种室温半导体气体传感材料与传感器的制备方法
技术领域
本发明涉及一种气体传感领域，尤其涉及一种室温气体传感器及其制备方法。
背景技术
随着工业与社会发展，气体污染问题日趋严峻，如何实现气体的实时监测成为一个重要且迫切的课题。气体传感器根据反应类型可分为三大类：半导体气体传感器、接触燃烧式气体传感器和电化学气体传感器。其中，半导体气体传感器具有成本低、精度高、灵敏性强、便携可穿戴、操作简单等诸多优点，在工业生产、家居生活、环境保护、酒驾探测、安全检测等多个领域中有重大作用和需求，是目前应用最为广泛的一类气体传感器。
迄今为止，半导体气体传感器的核心材料依然是金属氧化物半导体，最为常用的材料为SnO2、ZnO、WO3等。经过近60年的发展，半导体气体传感器取得了长足的进步，但依然存在一些尚未解决的问题，其中最为主要的是：无法在室温下有效工作。目前，商业的半导体气体传感器均需要在高温环境中实现，工作温度通常在200~500°C，这是半导体气体传感器普遍存在的技术要求，也是制约其使用和发展的瓶颈问题。因为在气体传感器的使用过程中一直处于加热状态，不仅增加能耗、浪费能源，而且会显著降低器件使用寿命，更重要的是高温容易引起可燃气体的燃烧，直接导致检测失败，甚至成为一个潜在的安全隐患。因此，实现在室温条件下的有效工作是当前半导体气体传感器广泛应用所面临的最为核心的科技难题。
目前，虽然有很多学术论文和专利声称实现了室温下的气体传感，但仅仅是在传感材料的层面，一旦与浆料混合，制作成器件，其室温传感性能基本上都严重下降，甚至完全消失，这也是目前商业中没有室温传感器成品的最为主要的原因。因而，如何开发出高性能的室温气体传感材料，进而研制出具有实用价值的室温传感器件，在商业中获得应用，依然是一个尚未解决的科学和技术难题。
发明内容
本发明的目的是针对上述科技难题，提供一种室温半导体气体传感材料和器件及其制备方法，该半导体气体传感器能在室温下有效工作。
为实现上述发明目的，本发明专利所述的一种室温半导体气体传感材料，其特征如下：为ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO/石墨烯复合纳米材料；石墨烯为二维形态，纵横交错形成三维立体网状结构；ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO为氧化物纳米颗粒，颗粒直径在20~70nm，四种物相均匀固溶形成了微观晶畴层面的复合材料；ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO氧化物纳米颗粒均匀分布，粘附在二维石墨烯的网状结构中，与二维石墨烯形成化学键，产生了界面耦合效应，为ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO/石墨烯复合纳米材料。
本发明提供了一种室温半导体气体传感材料和器件的制备方法，该制备方法包括下述步骤：
（1）单元氧化物纳米材料前驱体液体配制，单元氧化物纳米材料指的是含有一种金属元素的氧化物纳米材料，其前驱体液体配制过程具体如下：
ZnO前驱体液体：加入4.0~5.0g的ZnCl2到5ml水中，配制成溶液1；加入5.5~6.5g的Na2CO3到35 ml水中，配置成溶液2；在搅拌的情况下，将溶液1缓慢加入溶液2中，形成ZnO前驱体液体；
F掺杂SnO2（SnO2:F）前驱体液体：称量9.5~10.5g的SnCl2•2H2O，0.04~0.05g的NaF，溶于200ml去离子水中，配制成溶液3；量取15~25ml氨水，加入120ml去离子水稀释，配制成溶液4；在搅拌的情况下，将溶液4缓慢加入溶液3中，形成SnO2:F前驱体液体；
TiO2前驱体液体：量取5.5~6.5ml钛酸四正丁脂，溶于60ml的去离子水；将上述溶液转移到100ml反应釜中，放入干燥箱120℃，时间5h进行水热反应；反应结束后冷却至室温，形成TiO2前驱体液体；
CuO前驱体液体，将8.5~9.5g的CuCl2•2H2O溶解在60ml去离子水中，配制成溶液5；将5.0~6.0g的NaOH溶解在60ml去离子水中，配制成溶液6；在搅拌的情况下，将溶液6缓慢加入溶液5中，形成CuO前驱体液体。
（2）多元氧化物纳米材料前驱体液体配制，多元氧化物纳米材料指的是含有两种或两种以上的金属元素的氧化物纳米材料，其前驱体液体配制过程为：将上述ZnO前驱体液体、SnO2:F前驱体液体、TiO2前驱体液体和CuO前驱体液体混合在一起，形成多元氧化物纳米材料前驱体液体。
（3）多元氧化物复合纳米材料合成，将上述多元氧化物纳米材料前驱体液体充分搅拌后，再进行超声处理；然后先用水溶液洗涤，再用乙醇洗涤，抽滤；抽滤后的产物，在不超过100Pa真空下采用红外加热方式于60℃下烘干，或者采用喷雾干燥方式于60℃下干燥；在氧气氛围下，采用微波加热的方式，在300~500℃下煅烧1.5~2h，自然冷却至室温；研磨，得到ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO多元氧化物复合纳米材料。
（4）多元氧化物/石墨烯复合纳米材料制备，在上述ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO多元氧化物纳米材料中加入石墨烯，石墨烯的加入量为ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO多元氧化物纳米材料的3~7wt.%，充分混合；混合后的产物加入到乙醇中，球磨；取出后，采用红外加热方式于60℃下烘干；然后研磨；研磨后的产物进行紫外活化处理：254nm紫外光，照射时间40~60min；得到ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO/石墨烯复合纳米材料。
（5）室温气体传感器制作：以ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO/石墨烯复合纳米材料为室温气体传感材料，加入InCl3•4H2O、NiO、SnO、MgO、Sb2O3、酸洗石棉，置于研钵内，加入适量的去离子水，调成糊状，形成浆料；将浆料旋转涂敷在陶瓷管或平板基片上，自然阴干；然后放入马弗炉中，升温至600~700℃处理；封装锡焊，得到室温气体传感器。
本发明专利所确立的制备技术和各工艺参数，是一个有机的统一整体。上述工艺技术及其各细节均为发明人经多次试验确立的，都是至关重要的，均需要严格和精确控制，在发明人的实验中若超出上述工艺参数的范围，则无法制备出具有良好传感性能的室温气体传感器。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明提供的室温半导体气体传感器及其制备方法：单元氧化物纳米材料前驱体液体配制，可形成单独的单元氧化物纳米材料，发挥单元氧化物纳米材料的各自传感优势；多元氧化物纳米材料前驱体液体配制，将单元氧化物纳米材料前驱体液体直接混合，得到多元氧化物纳米材料前驱体液体，有利于前驱体液体的均匀性和一致性，而且工艺简单化；多元氧化物复合纳米材料合成，可形成多元氧化物纳米材料，特别是有利于单元氧化物纳米材料之间的界面融合、元素扩散和重构，即保留了单元氧化物纳米材料的各自传感优势，又产生了新的多元氧化物纳米材料的协调机制，特别是p-n结调控机制，产生更加独特的传感性能；多元氧化物/石墨烯复合纳米材料制备，添加石墨烯，形成复合纳米材料，该工艺可实现多元氧化物/石墨烯的良好复合，利用氧化物材料和二维碳材料的耦合机制，显著提升传感器件的灵敏度；室温气体传感器制作，在该步骤中，NiO和SnO为必不可少的添加材料，NiO和SnO为p型氧化物，添加进去后，可与ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO/石墨烯复合纳米材料形成必要的p-n结，有利于室温传感的实现，特别是有利于减少室温传感的响应时间，实现室温下的快速响应。
（2）目前的单纯或单一氧化物半导体材料制作成传感器件后，室温传感性能基本都很差甚至完全消失，无法在实际中获得应用，采用本发明的制备技术，通过这些前后相继的工艺过程，解决了上述科技难题，可制备得到传感性能良好的室温气体传感器，满足工业或生活中对室温气体传感的要求，有利于气体传感应用领域的大幅拓展。
（3）本发明所述的室温气体传感器，可实现室温工作条件下对气体的有效检测，可显著降低能耗，减少检测过程中的安全隐患，便于工艺制程的融合与协调，有利于节能环保和降低生产成本。
（4）本发明所述的制备方法，均为典型的工业化技术，所使用的设备和工艺流程与现有的纳米材料制备与传感器制作工艺完全兼容，且与半导体工艺和微电子工艺兼容，便于推广和规模化生产，实现工业上的大范围应用。
（5）本发明所提供的室温半导体气体传感器，便于集成，用于检测不同的气体，是一种多功能的气体传感器，可为可穿戴、便携式和智能化传感提供关键材料和技术，在新型传感特别是智能传感领域具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为实施例1制得的ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO/石墨烯复合纳米材料的SEM图。
图2为实施例1制得的ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO纳米颗粒的TEM图，以及Zn、Sn、F、Ti、Cu、O各元素的分布图。
图3为实施例1制得的ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO/石墨烯复合纳米材料的C1s的XPS图。
具体实施方式
以下结合具体实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种室温半导体气体传感器及其制备方法，其制备方法包括下述步骤：
（1）单元氧化物纳米材料前驱体液体配制。单元氧化物纳米材料指的是含有一种金属元素的氧化物纳米材料，其前驱体液体配制过程具体如下：
ZnO前驱体液体。加入4.0g的ZnCl2到5ml水中，配制成溶液1；加入5.5g的Na2CO3到35 ml水中，配置成溶液2；在搅拌的情况下，将溶液1缓慢加入溶液2中，形成ZnO前驱体液体。
F掺杂SnO2（SnO2:F）前驱体液体。称量9.5g的SnCl2•2H2O，0.04g的NaF，溶于200ml去离子水中，配制成溶液1；量取15ml氨水，加入120ml去离子水稀释，配制成溶液2；在搅拌的情况下，将溶液2缓慢加入溶液1中，形成SnO2:F前驱体液体。
TiO2前驱体液体。量取6.5ml钛酸四正丁脂，溶于60ml的去离子水；将上述溶液转移到100ml反应釜中，放入干燥箱120℃，时间5h进行水热反应；反应结束后冷却至室温，形成TiO2前驱体液体。
CuO前驱体液体。将9.5g的CuCl2•2H2O溶解在60ml去离子水中，配制成溶液1；将6.0g的NaOH溶解在60ml去离子水中，配制成溶液2；在搅拌的情况下，将溶液2缓慢加入溶液1中，形成CuO前驱体液体。
（2）多元氧化物纳米材料前驱体液体配制。多元氧化物纳米材料指的是含有两种或两种以上的金属元素的氧化物纳米材料，其前驱体液体配制过程为：将上述ZnO前驱体液体、SnO2:F前驱体液体、TiO2前驱体液体和CuO前驱体液体混合在一起，形成多元氧化物纳米材料前驱体液体。
（3）多元氧化物复合纳米材料合成。将上述多元氧化物纳米材料前驱体液体充分搅拌后，再进行超声处理；然后先用水溶液洗涤，再用乙醇洗涤，抽滤；抽滤后的产物，在不超过100Pa真空下采用红外加热方式于60℃下烘干，或者采用喷雾干燥方式于60℃下干燥；在氧气氛围下，采用微波加热的方式，在300℃下煅烧1.5h，自然冷却至室温；研磨，得到ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO多元氧化物复合纳米材料。
（4）多元氧化物/石墨烯复合纳米材料制备。在上述ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO多元氧化物纳米材料中加入石墨烯，石墨烯的加入量为ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO多元氧化物纳米材料的3wt.%，充分混合；混合后的产物加入到乙醇中，球磨；取出后，采用红外加热方式于60℃下烘干；然后研磨；研磨后的产物进行紫外活化处理，254nm紫外光，照射时间40min；得到ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO/石墨烯复合纳米材料。
（5）室温气体传感器制作。以ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO/石墨烯复合纳米材料为室温气体传感材料，加入InCl3•4H2O、NiO、SnO、MgO、Sb2O3、酸洗石棉，置于研钵内，加入适量的去离子水，调成糊状，形成浆料；将浆料旋转涂敷在陶瓷管或平板基片上，自然阴干；然后放入马弗炉中，升温至600℃处理；封装锡焊，得到室温气体传感器。
上述气体传感材料的SEM图如图1所示，TEM图如图2所示，XPS图如图3所示。
其中，图1为本实施例制得的ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO/石墨烯复合纳米材料的SEM图，从图中可以看到：所制得的为ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO/石墨烯复合纳米材料，其中石墨烯很薄，为二维形态，且纵横交错形成三维立体网状结构；ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO为氧化物纳米颗粒，颗粒直径在20~70nm，粘附在二维石墨烯的网状结构中，且在二维石墨烯的网状结构中均匀分布，形成ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO/石墨烯复合纳米材料。
图2为本实施例步骤（3）完成后得到的ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO纳米颗粒的TEM图、以及Zn、Sn、F、Ti、Cu、O各元素的分布图；图中可以看到各元素分布与TEM形貌图吻合良好，各元素均匀分布，且各元素的分布区域完全一致，表明：ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO纳米颗粒中，ZnO、SnO2:F、TiO2、CuO四种物相已均匀固溶，形成了微观晶畴层面的复合，成为了一个有机的整体，是一种新的复合材料。
图3为本实施例制得的ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO/石墨烯复合纳米材料的C1s的XPS图。C1s的XPS可分为三个谱峰，除了C-C峰外，还观察到其它两个峰：其一，C-O峰，其中的O主要来源于氧化物纳米颗粒；其二，C元素与金属元素（M）形成的C-M峰，该谱峰的峰位为282.7eV，与C-Sn、C-Zn、C-Ti、C-Cu峰均较为接近。C-O峰和C-M峰的出现说明二维石墨烯已经与ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO纳米颗粒形成了化学键，产生了界面耦合效应，形成了真正意义上的ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO/石墨烯复合纳米材料。
进一步对上述制得的传感器在室温下进行气体传感测试，测试结果为：在室温工作条件下，对100ppm的硫化氢测试，其灵敏度为21.8，上升时间24s，下降时间309s。
实施例2
一种室温半导体气体传感器及其制备方法，其制备方法包括下述步骤：
（1）单元氧化物纳米材料前驱体液体配制。
ZnO前驱体液体。加入4.6g的ZnCl2到5ml水中，配制成溶液1；加入6.1g的Na2CO3到35 ml水中，配置成溶液2；在搅拌的情况下，将溶液1缓慢加入溶液2中，形成ZnO前驱体液体。
F掺杂SnO2前驱体液体。称量10.0g的SnCl2•2H2O，0.045g的NaF，溶于200ml去离子水中，配制成溶液1；量取20ml氨水，加入120ml去离子水稀释，配制成溶液2；在搅拌的情况下，将溶液2缓慢加入溶液1中，形成F掺杂SnO2前驱体液体。
TiO2前驱体液体。量取6ml钛酸四正丁脂，溶于60ml的去离子水；将上述溶液转移到100ml反应釜中，放入干燥箱120℃，时间5h进行水热反应；反应结束后冷却至室温，形成TiO2前驱体液体。
CuO前驱体液体。将9.0g的CuCl2•2H2O溶解在60ml去离子水中，配制成溶液1；将5.4g的NaOH溶解在60ml去离子水中，配制成溶液2；在搅拌的情况下，将溶液2缓慢加入溶液1中，形成CuO前驱体液体。
（2）多元氧化物纳米材料前驱体液体配制。多元氧化物纳米材料指的是含有两种或两种以上的金属元素的氧化物纳米材料，其前驱体液体配制过程为：将上述ZnO前驱体液体、SnO2:F前驱体液体、TiO2前驱体液体和CuO前驱体液体混合在一起，形成多元氧化物纳米材料前驱体液体。
（3）多元氧化物复合纳米材料合成。将上述多元氧化物纳米材料前驱体液体充分搅拌后，再进行超声处理；然后先用水溶液洗涤，再用乙醇洗涤，抽滤；抽滤后的产物，在不超过100Pa真空下采用红外加热方式于60℃下烘干，或者采用喷雾干燥方式于60℃下干燥；在氧气氛围下，采用微波加热的方式，在400℃下煅烧1.8h，自然冷却至室温；研磨，得到ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO多元氧化物复合纳米材料。
（4）多元氧化物/石墨烯复合纳米材料制备。在上述ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO多元氧化物纳米材料中加入石墨烯，石墨烯的加入量为ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO多元氧化物纳米材料的5wt.%，充分混合；混合后的产物加入到乙醇中，球磨；取出后，采用红外加热方式于60℃下烘干；然后研磨；研磨后的产物进行紫外活化处理，254nm紫外光，照射时间40~60min；得到ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO/石墨烯复合纳米材料。
（5）室温气体传感器制作。以ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO/石墨烯复合纳米材料为室温气体传感材料，加入InCl3•4H2O、NiO、SnO、MgO、Sb2O3、酸洗石棉，置于研钵内，加入适量的去离子水，调成糊状，形成浆料；将浆料旋转涂敷在陶瓷管或平板基片上，自然阴干；然后放入马弗炉中，升温至650℃处理；封装锡焊，得到室温气体传感器。
对上述气体传感材料进行SEM、TEM、XPS测试，测试结果与实施例1基本一致，形成了ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO/石墨烯复合纳米材料。对上述传感器在室温下进行气体传感测试，测试结果为：在室温工作条件下，对100ppm的乙醇测试，其灵敏度为17.5，上升时间12s，下降时间670s。
实施例3
一种室温半导体气体传感器及其制备方法，其制备方法包括下述步骤：
（1）单元氧化物纳米材料前驱体液体配制，配制过程具体如下：
ZnO前驱体液体。加入5.0g的ZnCl2到5ml水中，配制成溶液1；加入6.5g的Na2CO3到35 ml水中，配置成溶液2；在搅拌的情况下，将溶液1缓慢加入溶液2中，形成ZnO前驱体液体。
F掺杂SnO2（SnO2:F）前驱体液体。称量10.5g的SnCl2•2H2O，0.05g的NaF，溶于200ml去离子水中，配制成溶液1；量取25ml氨水，加入120ml去离子水稀释，配制成溶液2；在搅拌的情况下，将溶液2缓慢加入溶液1中，形成SnO2:F前驱体液体。
TiO2前驱体液体。量取5.5ml钛酸四正丁脂，溶于60ml的去离子水；将上述溶液转移到100ml反应釜中，放入干燥箱120℃，时间5h进行水热反应；反应结束后冷却至室温，形成TiO2前驱体液体。
CuO前驱体液体。将8.5g的CuCl2•2H2O溶解在60ml去离子水中，配制成溶液1；将5.0g的NaOH溶解在60ml去离子水中，配制成溶液2；在搅拌的情况下，将溶液2缓慢加入溶液1中，形成CuO前驱体液体。
（2）多元氧化物纳米材料前驱体液体配制。多元氧化物纳米材料指的是含有两种或两种以上的金属元素的氧化物纳米材料，其前驱体液体配制过程为：将上述ZnO前驱体液体、SnO2:F前驱体液体、TiO2前驱体液体和CuO前驱体液体混合在一起，形成多元氧化物纳米材料前驱体液体。
（3）多元氧化物复合纳米材料合成。将上述多元氧化物纳米材料前驱体液体充分搅拌后，再进行超声处理；然后先用水溶液洗涤，再用乙醇洗涤，抽滤；抽滤后的产物，在不超过100Pa真空下采用红外加热方式于60℃下烘干，或者采用喷雾干燥方式于60℃下干燥；在氧气氛围下，采用微波加热的方式，在500℃下煅烧2h，自然冷却至室温；研磨，得到ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO多元氧化物复合纳米材料。
（4）多元氧化物/石墨烯复合纳米材料制备。在上述ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO多元氧化物纳米材料中加入石墨烯，石墨烯的加入量为ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO多元氧化物纳米材料的7wt.%，充分混合；混合后的产物加入到乙醇中，球磨；取出后，采用红外加热方式于60℃下烘干；然后研磨；研磨后的产物进行紫外活化处理，254nm紫外光，照射时间60min；得到ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO/石墨烯复合纳米材料。
（5）室温气体传感器制作。以ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO/石墨烯复合纳米材料为室温气体传感材料，加入InCl3•4H2O、NiO、SnO、MgO、Sb2O3、酸洗石棉，置于研钵内，加入适量的去离子水，调成糊状，形成浆料；将浆料旋转涂敷在陶瓷管或平板基片上，自然阴干；然后放入马弗炉中，升温至700℃处理；封装锡焊，得到室温气体传感器。
对上述气体传感材料进行SEM、TEM、XPS测试，测试结果与实施例1基本一致，形成了ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO/石墨烯复合纳米材料。对上述传感器在室温下进行气体传感测试，测试结果为：在室温工作条件下，对100ppm的甲烷测试，其灵敏度为3.2，上升时间7s，下降时间175s。
上述各实施例制得的气体传感器的室温传感性能测试数据如下表1所示。本发明所提供的一种室温半导体气体传感器及其制备方法，各工艺参数可按照比例放大，实现规模化生产。本发明专利所提供的室温气体传感器，对硫化氢、乙醇、甲烷具有室温传感特性，但不限于检测上述气体，工艺参数的适当调整，可用于检测其它气体，在室温下也具有传感特性。
表1为各实施例制得的传感器的室温传感性能测试数据。
实施例 目标气体 气体浓度 灵敏度 上升时间 下降时间
1 硫化氢 100ppm 21.8 24s 309s
2 乙醇 100ppm 17.5 12s 670s
3 甲烷 100ppm 3.2 7s 175s

Claims (4)

1.一种室温半导体气体传感材料，其特征在于：所述的气体传感材料为ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO/石墨烯复合纳米材料；石墨烯为二维形态，纵横交错形成三维立体网状结构；ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO为氧化物纳米颗粒，颗粒直径在20~70nm，四种物相均匀固溶形成了微观晶畴层面的复合材料；ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO氧化物纳米颗粒均匀分布，粘附在二维石墨烯的网状结构中，与二维石墨烯形成化学键，产生了界面耦合效应，为ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO与石墨烯的复合纳米材料。
2.根据权利要求1所述的一种室温半导体气体传感材料的制备方法，所述气体传感材料的制备方法包括下述步骤：
1）单元氧化物纳米材料前驱体液体配制：
ZnO前驱体液体：加入4.0~5.0g的ZnCl2到5ml水中，配制成溶液1；加入5.5~6.5g的Na2CO3到35 ml水中，配置成溶液2；在搅拌的情况下，将溶液1缓慢加入溶液2中，形成ZnO前驱体液体；
F掺杂SnO2（SnO2:F）前驱体液体：称量9.5~10.5g的SnCl2•2H2O，0.04~0.05g的NaF，溶于200ml去离子水中，配制成溶液3；量取15~25ml氨水，加入120ml去离子水稀释，配制成溶液4；在搅拌的情况下，将溶液4缓慢加入溶液3中，形成SnO2:F前驱体液体；
TiO2前驱体液体：量取5.5~6.5ml钛酸四正丁脂，溶于去离子水；然后在120℃进行水热反应；反应结束后冷却至室温，形成TiO2前驱体液体；
CuO前驱体液体：将8.5~9.5g的CuCl2•2H2O溶解在60ml去离子水中，配制成溶液5；将5.0~6.0g的NaOH溶解在60ml去离子水中，配制成溶液6；在搅拌的情况下，将溶液6缓慢加入溶液5中，形成CuO前驱体液体；
2）多元氧化物纳米材料前驱体液体配制：将上述ZnO前驱体液体、SnO2:F前驱体液体、TiO2前驱体液体和CuO前驱体液体混合，形成多元氧化物纳米材料前驱体液体；
3）多元氧化物复合纳米材料合成:将上述多元氧化物纳米材料前驱体液体充分搅拌后，再进行超声处理；然后先用水溶液洗涤，再用乙醇洗涤，抽滤；抽滤后的产物，在不超过100Pa真空下采用红外加热方式于60℃下烘干，或者采用喷雾干燥方式于60℃下干燥；在氧气氛围下，采用微波加热的方式，在300~500℃下煅烧1.5~2h，自然冷却至室温；研磨，得到ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO多元氧化物复合纳米材料；
4）多元氧化物/石墨烯复合纳米材料制备合成：在上述ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO多元氧化物纳米材料中加入石墨烯，石墨烯的加入量为ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO多元氧化物纳米材料的3~7wt.%，充分混合；混合后的产物加入到乙醇中，球磨；取出后，采用红外加热方式烘干；然后研磨；研磨后的产物进行紫外活化处理：254nm紫外光，照射时间40~60min；得到所述ZnO-SnO2:F-TiO2-CuO/石墨烯复合纳米材料。
3.一种室温半导体气体传感器的制备方法，其特征在于：所述气体传感器以权利要求1所述一种室温半导体气体传感材料为气体传感材料，加入InCl3•4H2O、NiO、SnO、MgO、Sb2O3、酸洗石棉、去离子水，调成糊状，形成浆料；将浆料涂敷在陶瓷管或平板基片上，自然阴干；然后600~700℃处理；封装锡焊，得到所述室温半导体气体传感器。
4.根据权利要求3所述方法制得的一种室温半导体气体传感器的应用，其特征在于：所述室温半导体气体传感器用于硫化氢、乙醇或甲烷的气体传感测试，在室温下工作。
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