CN113740388B - 基于原位富集放大策略的气敏传感材料及制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

基于原位富集放大策略的气敏传感材料及制备方法和应用，包括气体富集材料层和气体传感响应骨架材料，其中，气体富集材料层通过原位负载反应负载在气体传感响应骨架材料表面；气体富集材料层用于捕集空气中的痕量待测气体分子，使待测气体分子进行富集；气体传感响应骨架材料用于通过电学特性的变化反映待测气体分子的理化性质和浓度。该气体传感材料对低浓度有害气体具有较高的灵敏度、快速的传感响应和良好的选择性等优点，并且在自然环境中的还具有良好的抗湿抗干扰特性和较长的使用寿命，适用于制备体积小、便携式的电阻型气体传感器。

Description

基于原位富集放大策略的气敏传感材料及制备方法和应用
技术领域
本发明属于智能传感技术领域，具体涉及一种基于原位富集放大策略的气敏传感材料及制备方法和应用。
背景技术
物联网的快速发展极大促进了传感技术在各领域的应用。作为物联网的神经末梢，传感器是传感技术最核心的元件，是物联网获取信息的窗口、执行指令的依据。目前，化学电阻型气体传感器因其具有器件结构简单，成本低廉和在线检测等优点，在工业生产、智能医学、国防安全、智能家居、宇宙探测等领域具有重要的应用价值。其传感原理是基于金属氧化物敏感材料在传感响应过程中，界面发生气体分子的选择性催化氧化和材料自身电学特性(如电阻等)的变化，而这一变化指示着气体分子的理化性质和浓度等特性。然而，目前传统的化学电阻型传感器仍存在灵敏度低、选择性差和气体检测限高等问题，进一步阻碍了其在气体智能化实时检测领域的商业发展。
为了解决目前气体传感器存在的上述问题，大多数研发工作主要通过离子掺杂、异质结构构筑、两种或多种金属氧化物复合等方法优化传感材料本身的电化学特性以提高传感响应，虽然上述方法在一定程度上可以改善传感器响应速度和灵敏度，但是仍然无法有效解决传感器对环境中有害气体的检测限问题，即对痕量气体(ppb级)的高灵敏检测。环境中大多数有害气体在较低浓度时就会对人类健康造成危害，例如，长期接触低浓度甲醛会引起慢性呼吸道疾病，妊娠综合症，甚至导致鼻咽癌。世界卫生组织(WHO)要求甲醛的排放量30min内不得超过0.08ppm，我国规定的居室空气中甲醛的最高容许浓度为约0.06ppm。因此，实时检测环境中低浓度有害气体可有效规避其对人体健康的潜在危害。而大部分商用电阻型气体传感器都无法实现对低浓度有害气体的实时监测，这主要是环境中气体浓度值远远低于气体传感器的检测极限值(ppm水平以上)，导致传感器接收信号较弱，从而不足以输出明显的传感响应。目前有研究采用预富集器与气体传感器集成系统，通过预富集器在一定时间内收集和富集痕量气体分析物，然后采用加热脉冲将浓缩的分析物释放到连接的气体传感器上，从而实现传感器对低浓度气体的检测。然而，该集成系统需要较高的解吸温度和较高的压降，且存在成本高、操作过程复杂等缺点仍无法实现商业应用。因此，开发可商用的成本低、制备工艺简单且灵敏度高的先进气体传感器在物联网发展中具有巨大的商业应用市场。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于原位富集放大策略的气敏传感材料及制备方法和应用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于原位富集放大策略的气敏传感材料，包括气体富集材料层和气体传感响应骨架材料，其中，气体富集材料层通过原位负载反应负载在气体传感响应骨架材料表面；气体富集材料层用于捕集空气中的痕量待测气体分子，使待测气体分子进行富集；气体传感响应骨架材料用于通过电学特性的变化反映待测气体分子的理化性质和浓度。
本发明进一步的改进在于，气体富集材料层的材质为金属有机框架化合物、有机聚合物、分子筛与共价有机框架化合物的一种或多种。
本发明进一步的改进在于，金属有机框架化合物为钴基金属骨架化合物ZIF-67、锌基金属骨架化合物ZIF-8、MOF-5或锆基金属骨架化合物UiO-66。
本发明进一步的改进在于，有机聚合物为聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯。
本发明进一步的改进在于，共价有机框架化合物为COF材料。
本发明进一步的改进在于，气体富集材料层采用蒸发溶剂法、扩散法、自组装法、水热或溶剂热法、超声和微波法中的一种方法或几种方法进行负载反应负载在气体传感响应骨架材料表面；气体富集材料层(1)为孔径大小
Figure BDA0003176148050000021
比表面积为100-1500m2/g的立方体、多面体型、蜂窝型或类分子筛型结构。
本发明进一步的改进在于，气体传感响应骨架材料的材质为半导体金属氧化物、钙钛矿型金属氧化物与碳纳米材料中的一种或者多种。
本发明进一步的改进在于，半导体金属氧化物为SnO2、In2O3、ZnO、TiO2或WO3；
钙钛矿型金属氧化物为LaFeO3、LaMnO3或ZnSnO3；
碳纳米材料为直径为60-100nm，长度为5-15μm的多壁碳纳米管。
本发明进一步的改进在于，气体传感响应骨架材料采用溶液法、静电纺丝技术、煅烧处理与水热生长法中一种或者多种方法制备而成；
气体传感响应骨架材料在微观上具有线状、纤维状、管状、棒状或颗粒状微纳米结构。
一种基于原位富集放大策略的气敏传感材料的制备方法，采用溶液法、静电纺丝技术、煅烧处理与水热生长法中一种或者多种方法制备得到气体传感响应骨架材料；
将气体富集材料层通过蒸发溶剂法、扩散法、自组装法、水热或溶剂热法、超声和微波法中的一种方法或几种方法进行原位负载反应负载在气体传感响应骨架材料表面。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过在气体传感响应骨架材料上设置气体富集材料层，将气体富集功能与气体传感功能集为一体，相比传统富集传感集成系统，有效解决了传质过程中的路径损耗问题，具有操作简单，成本低等特点，便于大规模生产制备。本发明中的自富集放大策略气体传感材料通过具有大比表面积、丰富活性位点的气体富集材料层对空气中的低浓度气体进行高效富集，提高气体传感响应骨架材料气体检测浓度，实现传感器接收信号的放大，从而提高传感器信号输出(灵敏度)，从而解决传感器对低浓度有害气体传感响应弱的问题。该自富集放大策略气体传感材料具有良好的抗湿特性，在自然环境中可保障传感器具有更长的使用寿命。该自富集放大策略气体传感材料具有普遍适用性，适用于制备不同种类的气体传感器，可与智能家居、智能医疗设备、智能工业等设备进行智能化集成，在物联网的时代背景下具有广阔的应用前景。
进一步的，气体富集材料层自身具有特定的孔径
Figure BDA0003176148050000041
根据气体分子的尺寸可以对干扰气体进行筛选，可显著提高对目标气体的选择性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一种自富集放大策略气体传感材料的结构及传感机理图；
图2为本发明一种自富集放大策略气体传感材料的工作原理图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以自由地相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
本发明将大具有比表面积和高孔隙率的原位负载材料作为气体富集材料层，将具有传感响应的纳米材料作为气体传感响应骨架材料，两种材料进行原位复合构筑一种自富集放大策略气体传感材料，为实现真正可实用化的高性能气体传感器提供重要的技术支持。
参照图1和图2所示，本发明提供一种基于原位富集放大策略的气敏传感材料，由气体富集材料层1和气体传感响应骨架材料2两部分组成，其中气体富集材料层1主要作用是捕集空气中的痕量待测气体分子在其表面进行富集，进一步提高传感器检测周围气体浓度，放大气体接收信号，气体传感响应骨架材料2作为传感响应中心，通过其自身电学特性的变化反映待测气体分子的理化性质和浓度等特性。
气体富集材料层1均匀负载在气体传感响应骨架材料2表面，气体富集材料层1材质为金属有机框架化合物(MOF)、有机聚合物、分子筛、共价有机框架化合物的一种或多种，气体富集材料层1的制备方法包括但不限于蒸发溶剂法、扩散法、自组装法、水热法或溶剂热法、超声和微波法；气体富集材料层具有孔隙率高(孔径大小
Figure BDA0003176148050000051
)、比表面积大(100-1500m2/g)的立方体、多面体型、蜂窝型、类分子筛型等形貌结构。
其中，金属有机框架化合物(MOF)为钴基金属骨架化合物ZIF-67、锌基金属骨架化合物ZIF-8、MOF-5或锆基金属骨架化合物UiO-66等。
有机聚合物为聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯等。
共价有机框架化合物为COF材料等。
气体传感响应骨架材料2材质为具有传感响应的半导体金属氧化物、钙钛矿型金属氧化物与碳纳米材料中的一种或者多种复合材料，气体传感响应骨架材料2的制备方法包括但不限于溶液法、静电纺丝技术、煅烧处理、水热生长法中一种或者多种方法；气体传感响应骨架材料2在微观上具有线状、纤维状、管状、棒状、颗粒状等微纳米结构。
半导体金属氧化物为SnO2、In2O3、ZnO、TiO2或WO3。
钙钛矿型金属氧化物为ABO3金属氧化物，如LaFeO3、LaMnO3、ZnSnO3等。
碳纳米材料为(>95％，直径为60-100nm，长度为5-15μm)的多壁碳纳米管。
气体富集材料层1采用包括但不限于蒸发溶剂法、扩散法、自组装法、水热或溶剂热法、超声和微波法中的一种或多种方法进行原位负载反应。其中，负载反应时间为1-48小时，气体富集材料层1和气体传感响应骨架材料2的质量比为(0.01-1)：1，最终构成一种基于原位富集放大策略的气体传感材料。气体富集材料层1为比表面积为100-1500m2/g的立方体、多面体型、蜂窝型或类分子筛型结构。
本发明所述基于原位富集放大策略气体传感材料可用于制备不同类型气体传感器，包括电阻型气体传感器、电化学气体传感器、荧光气体传感器或石英晶体微天平气体传感器。
采用该材料制备的气体传感器可应用于工业生产、智能环境监测、新能源汽车、智能家居、智能医疗、国防安全、宇宙探测等领域。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
本实施例中的自富集放大策略气体传感材料由钴基金属骨架化合物ZIF-67十二面体纳米笼作为气体富集材料层和SnO2纳米纤维作为气体传感响应骨架材料。
通过静电纺丝技术与高温煅烧处理方法相结合制备SnO2纳米纤维，具体过程为：取1gPVP和1g SnCl2·2H2O溶于8mL二甲基甲酰胺和4mL乙醇的混合溶液中，搅拌至溶液呈透明，得到电纺前驱溶液；将得到的电纺前驱溶液装入10mL注射器中，利用高压静电纺丝进行电纺，电纺溶液流速控制在0.8mL/h，电纺电压为15kV，电纺针头与接收极的距离为14cm，得到电纺纤维膜。接着，将电纺纤维膜放入马弗炉中进行预氧化，预氧化温度为600℃，时间为2h，升温速度为2℃/min，得到SnO2纳米纤维，其具有连续且纤维直径分布均匀的一维纳米纤维形貌结构。
接着，通过溶剂法将钴基金属骨架化合物ZIF-67纳米笼原位生长在SnO2纳米纤维表面，具体过程为：将0.6g 2-甲基咪唑和0.3g Co(NO3)2·6H2O溶于40mL甲醇溶剂中，接着，取0.1g SnO2纳米纤维加入到溶液中充分混合，在室温下搅拌3h，经过洗涤过滤，烘干，即得到SnO2@ZIF-67复合纳米纤维的自富集放大策略气体传感材料。
采用SnO2@ZIF-67复合纳米纤维制备电阻型气体传感器，在工作温度为300℃下，对100ppm甲醛的响应灵敏度值为24.2，最低检测下限可达到100ppb，该传感器具有长期的稳定性和良好的抗湿抗干扰等特点。
实施例2
本实施例中的自富集放大策略气体传感材料由锌基金属骨架化合物ZIF-8十二面体纳米笼作为气体富集材料层和LaFeO3纳米管作为气体传感响应骨架材料。
通过静电纺丝技术与高温煅烧处理方法相结合制备LaFeO3纳米管，具体过程为：取摩尔比为1：1的硝酸镧和硝酸铁加入到6mL二甲基甲酰胺和4mL乙醇的混合溶液中，在室温下连续搅拌6h，得到电纺前驱液。将制备的电纺前驱液加入到10mL注射器中，利用高压静电纺丝进行电纺，电纺溶液流速控制在0.6mL/h，电纺电压为16kV，电纺针头与接收极的距离为15cm，得到电纺纤维膜。接着，将电纺纤维膜放入马弗炉中进行预氧化，预氧化温度为600℃，时间为5h，升温速度为10℃/min，得到LaFeO3纳米管。
通过溶剂水热法将锌基金属骨架化合物ZIF-8纳米笼原位生长在LaFeO3纳米管表面，具体过程为：将1g 2-甲基咪唑和0.4g Zn(NO3)2·6H2O溶于50mL乙醇溶剂中，接着，取0.2gLaFeO3纳米管加入到溶液中充分混合，在室温下搅拌1h，然后将混合液移入水热反应釜中在120℃下反应12小时，经过洗涤过滤，烘干，即得到LaFeO3@ZIF-8纳米管的自富集放大策略气体传感材料。
采用LaFeO3@ZIF-8纳米管制备的电阻型气体传感器在工作温度为180℃下，对100ppm甲醛的响应灵敏度值为27.4，最低检测下限可达到500ppb，该传感器具有长期的稳定性和良好的抗湿抗干扰等特点。
实施例3
本实施例中的自富集放大策略气体传感材料由具有高比表面积的聚苯胺作为气体富集材料层和TiO2作为气体传感响应骨架材料。通过一步法合成PANI/TiO2复合物。具体过程如下：
(1)取干净的三口烧瓶，向其中加入提前配制好的含0.1mol·L-1硝酸和柠檬酸的混合溶液200mL，而后向其中逐滴加入10mL钛酸异丙酯，透明状钛酸异丙酯在酸溶液中迅速水解成白色沉淀，在机械搅拌下均匀分散于溶液中，加热条件下机械搅拌2h，形成乳白色悬浊液；
(2)将体系温度降低至室温后，向其中加入10mL苯胺单体，搅拌1h后，加入过硫酸铵，使苯胺单体开始聚合，聚合反应需要12h。其中，苯胺与过硫酸铵的摩尔比为1:1。
(3)将悬浊液抽滤，使用乙醇和去离子水洗至无色，60℃烘箱中干燥，得到产物为墨绿色固体粉末的PANI/TiO2复合物自富集放大策略气体传感材料。
采用PANI/TiO2复合材料制备的电阻型气体传感器在工作温度为室温下，对100ppm氨气的响应灵敏度值为33.2，最低检测下限可达到100ppb，该传感器具有长期的稳定性和良好的抗湿抗干扰等特点。
实施例4
本实施例中的自富集放大策略气体传感材料由COF材料作为气体富集材料层和碳纳米管作为气体传感响应骨架材料。碳纳米管为商用产品，具体参数为直径:60-100nm,长度:5-15μm。
采用原位热溶剂法制备COF/碳纳米管复合材料，具体过程为：
取0.063g Tp和0.049g Pa溶解到含有7.5mL 1,4-二恶烷和7.5mL三甲基苯的混合溶液，然后将混合溶液移入水热反应釜中。接着加入1mL乙酸溶液和0.1g碳纳米管，并在N2气下鼓泡5min后，将高压反应釜在120℃下反应72h，经过洗涤过滤，在100℃下烘干，得到TpPa-COF微晶/碳纳米管复合物的自富集放大策略气体传感材料。
采用TpPa-COF微晶/碳纳米管复合物制备的电阻型气体传感器在工作温度为100℃下，对10ppm H2的响应灵敏度值为17.8，最低检测下限可达到200ppb，该传感器具有长期的稳定性和良好的抗湿抗干扰等特点。
实施例5
一种基于原位富集放大策略的气敏传感材料，由气体富集材料层1和气体传感响应骨架材料2两部分组成，气体富集材料层1通过原位负载反应负载在气体传感响应骨架材料2表面；其中，气体富集材料层1材质为金属有机框架化合物(MOF)，气体富集材料层1通过蒸发溶剂法进行负载反应48小时，气体富集材料层1和气体传感响应骨架材料2的质量比为0.01：1；
金属有机框架化合物(MOF)为钴基金属骨架化合物ZIF-67。
气体传感响应骨架材料2材质为具有传感响应的半导体金属氧化物，半导体金属氧化物为SnO2。
气体传感响应骨架材料2通过溶液法制得；
实施例6
一种基于原位富集放大策略的气敏传感材料，由气体富集材料层1和气体传感响应骨架材料2两部分组成，气体富集材料层1通过原位负载反应负载在气体传感响应骨架材料2表面；其中，气体富集材料层1材质为有机聚合物，气体富集材料层1通过扩散法进行负载反应1小时，气体富集材料层1和气体传感响应骨架材料2的质量比为1：1；
有机聚合物为聚噻吩。
气体传感响应骨架材料2材质为钙钛矿型金属氧化物；
钙钛矿型金属氧化物为ABO3金属氧化物，具体为LaFeO3。
气体传感响应骨架材料2通过静电纺丝技术制得；
气体传感响应骨架材料2在微观上具有线状、纤维状、管状、棒状或颗粒状微纳米结构。
实施例7
一种基于原位富集放大策略的气敏传感材料，由气体富集材料层1和气体传感响应骨架材料2两部分组成，气体富集材料层1通过原位负载反应负载在气体传感响应骨架材料2表面；其中，气体富集材料层1材质为分子筛，气体富集材料层1通过自组装法进行负载反应10小时，气体富集材料层1和气体传感响应骨架材料2的质量比为0.05：1；
气体传感响应骨架材料2材质为碳纳米材料；
碳纳米材料为(>95％，直径为60-100nm，长度为5-15μm)的多壁碳纳米管。
气体传感响应骨架材料2通过煅烧处理制得；
气体传感响应骨架材料2在微观上具有线状、纤维状、管状、棒状或颗粒状微纳米结构。
实施例8
一种基于原位富集放大策略的气敏传感材料，由气体富集材料层1和气体传感响应骨架材料2两部分组成，气体富集材料层1通过原位负载反应负载在气体传感响应骨架材料2表面；其中，气体富集材料层1材质为共价有机框架化合物，气体富集材料层1通过水热法进行负载反应20小时，气体富集材料层1和气体传感响应骨架材料2的质量比为0.1：1；
共价有机框架化合物为COF材料。
气体传感响应骨架材料2材质为具有传感响应的半导体金属氧化物与钙钛矿型金属氧化物的复合材料；
半导体金属氧化物为In2O3。
钙钛矿型金属氧化物为ABO3金属氧化物，具体为LaMnO3。
气体传感响应骨架材料2通过水热生长法制得；
气体传感响应骨架材料2在微观上具有线状、纤维状、管状、棒状或颗粒状微纳米结构。
实施例9
一种基于原位富集放大策略的气敏传感材料，由气体富集材料层1和气体传感响应骨架材料2两部分组成，气体富集材料层1通过原位负载反应负载在气体传感响应骨架材料2表面；其中，气体富集材料层1材质为有机聚合物与分子筛的混合物，气体富集材料层1通过溶剂热法、超声和微波法进行负载反应30小时，气体富集材料层1和气体传感响应骨架材料2的质量比为0.3：1；
有机聚合物为聚苯胺。
气体传感响应骨架材料2材质为钙钛矿型金属氧化物与碳纳米材料的复合材料；
钙钛矿型金属氧化物为ABO3金属氧化物，具体为ZnSnO3。
碳纳米材料为(>95％，直径为60-100nm，长度为5-15μm)的多壁碳纳米管。
气体传感响应骨架材料2通过溶液法制得；
气体传感响应骨架材料2在微观上具有线状、纤维状、管状、棒状或颗粒状微纳米结构。
本发明将功能化合物作为气体富集材料层与具有高灵敏度传感响应的传感材料进行优势复合，通过气体富集材料层捕捉空气中的痕量待测气体分子进行预富集，提高传感器周围气体浓度，进一步放大传感器气体接收信号，接着气体传感响应骨架材料界面与气体分子发生选择性催化氧化，通过其自身电学特性(如电阻)的变化来反映待测气体分子的理化性质和浓度等特性。该方法制备的气体传感材料对低浓度有害气体具有较高的灵敏度、快速的传感响应和良好的选择性等优点，此外，其在自然环境中的还具有良好的抗湿抗干扰特性和较长的使用寿命。该自富集放大策略气体传感材料适用于制备体积小、便携式的电阻型气体传感器，其可进一步与智能家居、智能医疗设备、智能工业装备等设备进行集成，实现对痕量气体的智能化实时监测和预警，在构建“万物互联”的时代背景下拥有广阔的商业应用前景。
进一步的，通过气体富集材料层捕集空气中的痕量待测气体分子，并使待测气体分子在其表面进行富集，提高传感器周围气体检测浓度，实现传感器气体接收信号放大，以解决智能化实时检测低浓度有害气体进程中存在的关键技术问题。该方法制备的气体传感材料结构具有较高的普遍适用性，适用于制备不同种类金属氧化物气体传感材料(半导体或钙钛矿型金属氧化物的一种或多种)；其次，该材料中气体富集材料层具有特殊的表面特性可进一步保障传感器在实际应用中具有长期的稳定性和良好的抗湿抗干扰性等优点；此外，制备的气体传感器具有尺寸小和功耗低的优点，能够集成到更多智能化设备中，如智能手机、空气净化器、可穿戴设备等日常消费电子产品中，实现对低浓度有害气体的智能化实时检测和预警，改善人们的生活品质。其在智能家居、智能医疗和智慧城市等领域具有广泛的应用市场，因此具有良好的商业应用前景。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (5)

1.一种基于原位富集放大策略的气敏传感材料，其特征在于，包括气体富集材料层（1）和气体传感响应骨架材料（2），其中，气体富集材料层（1）通过原位负载反应负载在气体传感响应骨架材料（2）表面；气体富集材料层（1）用于捕集空气中的痕量待测气体分子，使待测气体分子进行富集；气体传感响应骨架材料（2）用于通过电学特性的变化反映待测气体分子的理化性质和浓度；
其中，气体富集材料层（1）的材质为金属有机框架化合物、有机聚合物、分子筛与共价有机框架化合物的一种或多种；有机聚合物为聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯；共价有机框架化合物为COF材料；
气体传感响应骨架材料（2）的材质为半导体金属氧化物、钙钛矿型金属氧化物与碳纳米材料中的一种或者多种；
气体传感响应骨架材料（2）采用溶液法、静电纺丝技术、煅烧处理与水热生长法中一种或者多种方法制备而成；
气体传感响应骨架材料（2）在微观上具有线状、纤维状、管状、棒状或颗粒状微纳米结构；
采用蒸发溶剂法、扩散法、自组装法、水热或溶剂热法、超声和微波法中的一种方法或几种方法制得气体富集材料层（1）；
采用溶液法、静电纺丝技术、煅烧处理与水热生长法中一种或者多种方法制备得到气体传感响应骨架材料（2）；
将气体富集材料层（1）通过原位负载反应负载在气体传感响应骨架材料（2）表面。
2.根据权利要求1所述的一种基于原位富集放大策略的气敏传感材料，其特征在于，金属有机框架化合物为钴基金属骨架化合物ZIF-67、锌基金属骨架化合物ZIF-8、MOF-5或锆基金属骨架化合物UiO-66。
3.根据权利要求1所述的一种基于原位富集放大策略的气敏传感材料，其特征在于，气体富集材料层（1）采用蒸发溶剂法、扩散法、自组装法、水热或溶剂热法、超声和微波法中的一种方法或几种方法制得；气体富集材料层（1）为孔径大小1~5 Å，比表面积为100-1500m2/g的立方体、多面体型、蜂窝型或类分子筛型结构。
4.根据权利要求1所述的一种基于原位富集放大策略的气敏传感材料，其特征在于，半导体金属氧化物为SnO2、In2O3、ZnO、TiO2或WO3；
钙钛矿型金属氧化物为LaFeO3、LaMnO3或ZnSnO3；
碳纳米材料为直径为60-100nm，长度为5-15µm的多壁碳纳米管。
5.一种如权利要求1所述的基于原位富集放大策略的气敏传感材料在制备气体传感器中的应用，该气体传感器为电阻式气体传感器，最低检测下限为100 ppb。
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