一种复合传感器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种复合传感器及其制备方法，所述复合传感器包括Gd2Zr2O7透明陶瓷基体、以及涂覆于Gd2Zr2O7透明陶瓷基体上且组成包括Gd2Zr2O7和Pt的复合层。本申请中的复合传感器在辐射强度探测以及环境气体将会产生极大的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种复合传感器及其制备方法
本专利技术公开了一种复合传感器制备技术，属于辐射强度探测以及环境气体的检测领域。
技术介绍
在一些辐照环境需要对辐射强度等进行检测，还需要对环境中的气体进行检测，如果有一种便携式传感器可以同时检测辐照强度和气体中氧气的浓度，可以大大降低传感器的体积。因此，可以预见，能够实现辐射强度以及环境气体探测的复合传感器将会具有极大的实用价值。一般采用导电材料制备具有环境气体探测功能的传感器，但是，一般的导电材料如金属和合金基半导体均为不透明材料，透明导电材料是指：(1)对可见光(λ＝380～780nm)的光透射率高；(2)电(离子)导率高。确切地说，可见光的平均透过率Tavg>80％，电阻率在10-3Ω·cm。透明就意味着材料的能带隙宽度大(Eg>3eV)而自由电子少；另一方面，电导率高的材料又往往自由电子多而不透明。只有能同时满足这两种条件的材料才可能用以制备透明导电膜。但是如果可以采用导离子的材料可以避免这一问题，在实现导离子的同时能够透过所需特定波段的光。目前，现有技术中还没有关于上述复合传感器的报道，更没有包含透明导电膜的复合传感器。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有传感器的功能局限性，本专利技术提供了一种能够实现辐射强度以及环境气体探测的复合传感器及其制备方法。本专利技术提供了一种复合传感器，所述复合传感器包括Gd2Zr2O7透明陶瓷基体、以及涂覆于Gd2Zr2O7透明陶瓷基体上且组成包括Gd2Zr2O7和Pt的复合层。较佳地，Gd2Zr2O7透明陶瓷基体的厚度为0.5—2mm。较佳地，复合层中Gd2Zr2O7和Pt的质量比为(90—99)：(1—10)，复合层的厚度为0.01—0.06mm。较佳地，Gd2Zr2O7掺杂有稀土元素，稀土元素包括Tb、Pr、Ce、Nd、Tm、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Yb中的至少一种。又，本专利技术还提供了一种上述复合传感器的制备方法，包括：1)制备Gd2Zr2O7陶瓷粉体；2)先采用步骤1)制备的Gd2Zr2O7陶瓷粉体制备陶瓷素坯，然后将陶瓷素坯依次经素烧、以及烧结，得到Gd2Zr2O7透明陶瓷基体；3)将步骤1)制备的Gd2Zr2O7陶瓷粉体和Pt分散于有机溶剂中，均匀混合后得到复合层浆料；4)将步骤3)制备的复合层浆料涂覆于步骤2)制备的Gd2Zr2O7透明陶瓷基体，并经干燥、烧结，得到所述复合传感器。较佳地，Gd2Zr2O7陶瓷粉体掺杂有稀土元素。较佳地，步骤2)中，素烧温度为800-1000℃，时间为1-3小时；烧结温度为1750℃-1950℃，时间为2-15小时。较佳地，步骤3)中，所述Pt与有机溶剂的重量比为1:0.2—2，有机溶剂包括松油醇、乙基纤维素或PVB、邻苯二甲酸二丁酯，重量比为松油醇：乙基纤维素或PVB：邻苯二甲酸二丁酯＝1：0.03-0.2：0.03-0.2。较佳地，步骤4)中，干燥温度75—95℃，干燥时间为12—24小时；烧结温度1350℃—1600℃，保温时间1—4小时。本专利技术的有益效果：通过本申请中的技术方案，传感器的检测功能进一步拓展，类型进一步丰富。本专利技术制备的复合传感器，在气体检测方面，相对于现有传感器有一定程度的性能提升。此外，本申请中复合传感器中Gd2Zr2O7掺杂有稀土元素，因而可以同时具备辐射强度的检测功能。本申请中的复合传感器在辐射强度探测以及环境气体将会产生极大的实用价值。附图说明图1为本专利技术制备的复合传感器的照片；图2为本专利技术制备的复合传感器的X射线激发下发光光谱。具体实施方式以下结合附图和下述实施方式进一步说明本专利技术，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。本专利技术公开了一种复合传感器制备技术，主要用于具有辐射的苛刻环境中辐射强度探测以及环境气体的检测。其包括：透明离子导电材料的制备技术、电极制备技术，复合传感器制备技术。所述方法包括：(a)采用湿化学方法制备稀土掺杂的Gd2Zr2O7陶瓷粉体；(b)将步骤(a)制备的陶瓷粉体制备陶瓷素坯；(c)将步骤(b)制备的陶瓷素坯在空气中素烧；(d)将步骤(c)获得的素烧过后的陶瓷素坯进行烧结；(e)将Gd2Zr2O7陶瓷粉体和Pt的混合物分散在有机溶剂中制备浆料，所述Pt与有机溶剂的重量比为1:0.2～2；(f)将步骤(e)获得的混合物浆料覆盖在Gd2Zr2O7陶瓷基体表面；(g)将步骤(f)制备的氧传感器芯片干燥；(h)将干燥后的氧传感器芯片烧结。所述的稀土掺杂的Gd2Zr2O7陶瓷，所述稀土掺杂元素包括Tb、Pr、Ce、Nd、Tm、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Yb；陶瓷的素烧温度为900℃,2小时；陶瓷的烧结温度为1750℃～1950℃，2～15小时。所述Gd2Zr2O7陶瓷基氧传感器的金属化材料是Pt。步骤(e)中，有机溶剂选择松油醇、乙基纤维素或PVB、邻苯二甲酸二丁酯的混合物，重量比为松油醇：乙基纤维素或PVB：邻苯二甲酸二丁酯＝1：0.03～0.2：0.03～0.2。步骤(e)中，所述Pt和与有机溶剂的重量比为1:0.2～2。步骤(f)中，所述覆盖方法包括丝网印刷或喷涂、涂覆、浸渍。步骤(g)所述干燥为干燥温度75～95℃，干燥时间为12～24小时。步骤(h)所述烧结为烧结温度1350℃～1600℃，保温时间1～4小时。复合传感器首先需要对辐照强度有响应，通常稀土掺杂透明材料可以实现这一目的，但是大部分的透明材料不具有离子导电性。可以采用导离子的材料可以避免这一问题，在实现导离子的同时能够透过所需特定波段的光。在本专利包含的应用中需要在导电(离子)的同时，能够透过所需特定波段的光。本专利提出采用稀土掺杂的Gd2Zr2O7陶瓷。在Gd2Zr2O7陶瓷基体表面涂覆电极材料，可以制备成气体传感器。包括对氧气的检测。下面进一步例举实施例以详细说明本专利技术。同样应理解，以下实施例只用于对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，本领域的技术人员根据本专利技术的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本专利技术的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。实施例1Tb：Gd2Zr2O7透明导电陶瓷基复合传感器的制备(1)首先用去离子水分别配制浓度为0.4mol/L的ZrOCl2溶液和浓度为0.2mol/L的硝酸钆溶液、浓度为0.002mol/L的Tb(NO3)3溶液。量取配制好的ZrOCl2溶液、Gd(NO3)3溶液、Tb(NO3)3溶液，并用氨水调节pH值到7，充分搅拌半小时并在100℃条件下加热24h得到白色沉淀；(2)将白色沉淀先用去离子水反复洗涤并抽滤，直到白色沉淀中无Cl-为止，最后用无水乙醇洗涤2遍并抽滤，此目的为减少粉体间的团聚；(3)将洗涤后的白色沉淀在1000℃煅烧2h，得到Tb:Gd2Zr2O7陶瓷粉体；(4)将得到的Tb:Gd2Zr2O7陶瓷粉体经过干压(压力20MPa)，等静压(200MPa)成型得到Gd2Zr2O7陶瓷素坯；(5)将得到的Tb:Gd2Zr2O7陶瓷素坯经过素烧(温度900℃-2H)，以除去其中在成型过程中引入的有机物杂质；(6)将经过素烧Tb:Gd2Zr2O7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合传感器，其特征在于，所述复合传感器包括Gd2Zr2O7透明陶瓷基体、以及涂覆于Gd2Zr2O7透明陶瓷基体上且组成包括Gd2Zr2O7和Pt的复合层。

【技术特征摘要】
1.一种复合传感器，其特征在于，所述复合传感器包括Gd2Zr2O7透明陶瓷基体、以及涂覆于Gd2Zr2O7透明陶瓷基体上且组成包括Gd2Zr2O7和Pt的复合层。2.根据权利要求1所述的复合传感器，其特征在于，Gd2Zr2O7透明陶瓷基体的厚度为0.5—2mm。3.根据权利要求1或2所述的复合传感器，其特征在于，复合层中Gd2Zr2O7和Pt的质量比为（90—99）：（1—10），复合层的厚度为0.01—0.06mm。4.根据权利要求1或2所述的复合传感器，其特征在于，Gd2Zr2O7掺杂有稀土元素，稀土元素包括Tb、Pr、Ce、Nd、Tm、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Yb中的至少一种。5.一种权利要求1-4中任一所述复合传感器的制备方法，其特征在于，包括：1）制备Gd2Zr2O7陶瓷粉体；2）先采用步骤1）制备的Gd2Zr2O7陶瓷粉体制备陶瓷素坯，然后将陶瓷素坯依次经素烧、以及烧结，得到Gd2Zr2O7透明陶瓷基体；3）将步骤1）制备的G...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯涛，毛日华，谢冰星，孙霞，史王艳，王盼，吴健，吴莲莲，董梦云，粘洪强，徐兵，夏金峰，徐海芳，蒋丹宇，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31