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一种实现高灵敏气体检测的微生物肥料检测系统技术方案

技术编号:13987115 阅读:92 留言:0更新日期:2016-11-13 04:56
本申请涉及一种实现高灵敏气体检测的微生物肥料检测系统,该微生物肥料检测系统安装有CO气体传感器,所述CO气体传感器包括Si基底、形成于所述Si基底上的氧化硅薄膜、置于所述氧化硅薄膜上的W膜、形成于W膜上的WO3纳米线薄膜、覆于WO3纳米线薄膜上的SnO2纳米薄膜、在SnO2纳米薄膜上制作的两个Pt电极和位于所述Si基底上的加热模块。该微生物肥料检测系统对CO气体的灵敏度高,响应时间短,重复性及稳定性均较佳。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及肥料领域,尤其涉及一种实现高灵敏气体检测的微生物肥料检测系统
技术介绍
微生物肥料是以微生物的生命活动导致作物得到特定肥料的一种制品,一般为有机物,是农业生产中使用肥料的一种。由于微生物的生命活动过程中,其对有机物的作用会代谢产生一定量的气体,比如CO等,对其过程产生气体的检测可以判断肥料的质量,然而,现有微生物肥料检测系统一般不具备气体检测能力。
技术实现思路
为克服相关技术中存在的问题,本申请提供一种实现高灵敏气体检测的微生物肥料检测系统。本专利技术通过以下技术方案实现:一种实现高灵敏气体检测的微生物肥料检测系统,该微生物肥料检测系统安装有CO气体传感器;所述CO气体传感器包括Si基底、形成于所述Si基底上的氧化硅薄膜、置于所述氧化硅薄膜上的W膜、形成于W膜上的WO3纳米线薄膜、覆于WO3纳米线薄膜上的SnO2纳米薄膜、在SnO2纳米薄膜上制作的两个Pt电极和位于所述Si基底下方的加热模块;所述WO3纳米线长度为500~2000nm。优选地,CO气体传感器的制备方法包括如下步骤:步骤一,准备Si基底:取一定尺寸(5cm×5cm)的硅片,依次经过丙酮、乙醇、去离子水超声清洗,超声时间均为30min,然后在将硅片放入氧化炉中,1100℃下热氧化,在硅片表面得到一层厚度约600nm的氧化硅薄膜;步骤二,制备WO3纳米线薄膜:将经步骤一热氧化的硅片放入磁控溅射仪中,抽真空至2.0×10-3以下,然后利用磁控溅射技术,在氧化硅表面镀一层W膜,以作为WO3纳米线的生长源,磁控溅射功率为300W,W膜的厚度为300nm,大小为3cm×3cm;然后将硅片放入管式炉中,在常压下,通入20sccm的Ar气,先稳定1h,排出管式炉内的空气,接下来加热管式炉以10℃/min的速率升温至380℃,并保温6h,保温完毕让其自然冷却,待降到室温后取出硅片,在硅片的W膜表面得到一层WO3纳米线薄膜;步骤三,制备SnO2纳米薄膜:首先,准备100ml去离子水,称取5g SnCl4·5H2O溶于去离子水,随后添加0.3g柠檬酸,加热溶液到53℃,在磁力搅拌下,加入0.5mol/L的氨水至pH值为3,制得Sn(OH)4沉淀物,沉淀静置15h,经过多次洗涤去除氯离子;然后称取7g TiO2纳米粒子,与沉淀混合研磨0.5h,形成混合物沉淀,将混合物沉淀加热至63℃,加入饱和草酸中回溶,直到沉淀完全溶解,得到透明的SnO2溶胶,将10ml饱和聚乙二醇作为表面活性剂加入到透明溶胶中,并放入烘箱90℃烘干20h,得到SnO2凝胶前驱体,将该SnO2凝胶前驱体在580℃下焙烧1.5h,得到掺杂TiO2纳米粒子的SnO2纳米粉末;使用松油醇与SnO2纳米粉末混合,配制成为SnO2浆料,并采用丝网印刷的方法将SnO2浆料涂覆在硅片的WO3纳米线薄膜区域,SnO2浆料厚度为2μm,随后将硅片在100℃下烘干5min,在WO3纳米线薄膜区域填充一层SnO2纳米薄膜;步骤四,制备pt电极:该传感器电极采用Pt电极,利用磁控溅射结合模板法在SnO2浆料表面制作两个Pt电极;所述Pt电极中添加有Bi2O3材料和MgB2材料,所述Bi2O3材料的添加量为0.01wt%~0.1wt%,所述MgB2材料的添加量为0.005wt%~0.05wt%。步骤五,组装CO气体传感器:将导线与两个Pt电极连接,在Si基底背面安装加热模块和传感器的外壳结构。本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:(1)本申请的实施例所提供的一种实现高灵敏气体检测的微生物肥料检测系统,其安装有CO气体传感器,而该CO气体传感器为基于SnO2纳米材料的电阻型CO传感器,通过WO3纳米线与SnO2纳米材料的结合,增强了CO气体传感器对CO检测的选择性、稳定性等方面效果;CO气体传感器在WO3纳米线薄膜基础上,涂覆一层SnO2纳米材料,填充于纳米线之间空隙,由于WO3纳米线具有较大的比表面积,使得其与SnO2纳米材料接触面积大大增大,WO3纳米线做催化剂大大提高了SnO2对CO的灵敏度与选择性,进而提高了环境监测装置的灵敏度。(2)本申请的实施例所提供的一种实现高灵敏气体检测的微生物肥料检测系统,由于其采用的CO气体传感器采用SnO2纳米材料由溶胶凝胶法制备,而SnO2纳米材料与气体的接触面积增大,进而提高了SnO2纳米材料对气体的吸附能力,同时由于掺杂TiO2纳米粒子,能够促进材料表面氧离子与还原性气体CO的反应,进而提高传感器对CO的灵敏度。本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实践了解到。应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本申请。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本专利技术的实施例,并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。图1是本专利技术的微生物肥料检测系统中安装的CO气体传感器的结构示意图。其中:01-Si基底,02-氧化硅薄膜,03-W膜,04-WO3纳米线薄膜,05-SnO2纳米薄膜,06-Pt电极,07-加热模块。图2是制备CO气体传感器流程图。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本专利技术相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本专利技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本申请。此外,本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不只是所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外,本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用性和/或其他材料的使用。另外,以下描述的第一特征在第二特征值“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例,也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例,这样第一和第二特征可能不是直接接触。在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。目前,传感器技术已经成为现代科技发展的重要部分,其与计算机技术、通信技术组成现代信息技术的三大方面。基于气体检测与识别报警的气体传感器是传感器的一个重要分支。在农作物培育、饮料行业、食品工业、大气监测、工业生产等方面,传感器发挥着越来越重要的作用。CO气体是一种对人体和环境有毒有害的气体。当人们吸入少量CO后,其极易与血液中血红素结合形成稳定的缔合物,导致血红蛋白失去输送氧气的能力,最后造成人体组织缺氧,轻者产生头痛、呕吐等症状,严重者会导致脑部受损或者死亡。在生产生活中,CO的来源很多。在焦炭厂、炼钢厂、化工厂等,操作人员可能暴露于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现高灵敏气体检测的微生物肥料检测系统,该微生物肥料检测系统安装有CO气体传感器;所述CO气体传感器包括Si基底、形成于所述Si基底上的氧化硅薄膜、置于所述氧化硅薄膜上的W膜、形成于W膜上的WO3纳米线薄膜、覆于WO3纳米线薄膜上的SnO2纳米薄膜、在SnO2纳米薄膜上制作的两个Pt电极和位于所述Si基底下方的加热模块;所述WO3纳米线长度为500~2000nm。

【技术特征摘要】
1.一种实现高灵敏气体检测的微生物肥料检测系统,该微生物肥料检测系统安装有CO气体传感器;所述CO气体传感器包括Si基底、形成于所述Si基底上的氧化硅薄膜、置于所述氧化硅薄膜上的W膜、形成于W膜上的WO3纳米线薄膜、覆于WO3纳米线薄膜上的SnO2纳米薄膜、在SnO2纳米薄膜上制作的两个Pt电极和位于所述Si基底下方的加热模块;所述WO3纳米线长度为500~2000nm。2.根据权利要求1所述的微生物肥料检测系统,其中,CO气体传感器的制备方法包括如下步骤:步骤一,准备Si基底:取一定尺寸(5cm×5cm)的硅片,依次经过丙酮、乙醇、去离子水超声清洗,超声时间均为30min,然后在将硅片放入氧化炉中,1100℃下热氧化,在硅片表面得到一层厚度约600nm的氧化硅薄膜;步骤二,制备WO3纳米线薄膜:将经步骤一热氧化的硅片放入磁控溅射仪中,抽真空至2.0×10-3以下,然后利用磁控溅射技术,在氧化硅表面镀一层W膜,以作为WO3纳米线的生长源,磁控溅射功率为300W,W膜的厚度为300nm,大小为3cm×3cm;然后将硅片放入管式炉中,在常压下,通入20sccm的Ar气,先稳定1h,排出管式炉内的空气,接下来加热管式炉以10℃/min的速率升温至380℃,并保温6h,保温完毕让其自然冷却,待降到室温后取出硅片,在硅片的W膜表面得到一层WO3纳米线薄膜;步骤三,制备SnO2纳米薄膜:首先...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨林
申请(专利权)人:杨林
类型:发明
国别省市:浙江;33

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