一种基于钙钛矿薄膜材料的氨气传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于钙钛矿薄膜材料的氨气传感器。包括：壳体，其前端设有进气口，末端设有出气口；进气扇，其设置在所述壳体的前部，用于将气流引入壳体内；以及光信号检测装置，其设有在所述进气扇的后方，在所述光信号检测装置内设有插槽，用于检测透光率变化并输出电信号；钙钛矿薄膜，其设置在所述插槽内，所述钙钛矿薄膜上设有CH3NH3PbI3制成的涂层，用于与氨气发生显色反应；控制器，其分别与所述进气扇和光信号检测装置电连接。本实用新型专利技术的有益效果是：壳体内设有光信号检测装置和钙钛矿薄膜，当有氨气存在时，钙钛矿薄膜发生显色反应，光信号检测装置检测到钙钛矿薄膜的透光率变化，输出电信号，检测快速结果准确。

Ammonia sensor based on Perovskite Thin film material

The utility model discloses an ammonia gas sensor based on perovskite film material. Including: housing, the front end is provided with an air inlet, an air outlet is arranged; the air inlet fan, which is set in the front of the housing, for the air inlet shell; and the optical signal detection device, which is arranged in the air inlet fan in the rear, the optical signal detection device is arranged in the slot, for the detection of light the rate of change and output signal; perovskite thin film, which is set in the slot with the coating made of CH3NH3PbI3 Perovskite Thin Films, for the color reaction with ammonia; the controller is respectively connected with the air inlet fan and light signal detection device is electrically connected. The utility model has the advantages that: the shell is provided with an optical signal detection device and Perovskite Thin film, when the presence of ammonia, perovskite thin film color reaction, light signal detection device detects the change rate of Perovskite Thin Films, output signal, fast detection, accurate results.

【技术实现步骤摘要】
一种基于钙钛矿薄膜材料的氨气传感器
本技术涉及氨气检测领域，具体涉及一种基于钙钛矿薄膜材料的氨气传感器。
技术介绍
目前工业环保领域普遍使用的各类氨气传感器根据所用的敏感材料及检测方法不同，可分为金属传感器、导电聚合物为敏感材料的传感器，光学类传感器。各类氨气传感器的适用对象领域各不相同，都存在一些不可避免的技术缺陷。以半导体金属氧化物为敏感材料的NH3传感器是目前使用最广泛的氨气传感器之一，由于这类传感器具有价廉和耐用等特点而受到人们的广泛关注。这类传感器的敏感材料是半导体金属氧化物(大多是利用WO3或SnO2等作为敏感材料),其工作温度一般需达到300℃左右，甚至更高。其响应NH3的原理是基于氧化物敏感材料在吸附(一般认为是化学吸附)NH3前后，氧化物电导率会发生明显的变化，其变化的大小与NH3的浓度有关，因此通过测量敏感层氧化物电导率的变化就可以测定NH3浓度的大小。这类传感器的最大不足之一就是它的选择性较差，当有多种还原性气体同时存在时，很容易产生干扰，从而影响传感器对NH3的检测。相对于金属及金属氧化物而言，导电聚合物作为导电传感器能够在室温下工作。导电聚合物对于氨气的传感机理主要依赖于氨气与导电聚合物之间的氧化还原反应，由于这种反应的不可逆性使长时间暴露在氨气环境的中的导电聚合物传感器的灵敏度逐渐降低。光学类传感器主要的类型有光干涉式传感器、紫外吸收式传感器和光纤式传感器、对于氨气检测的两种主要的光学原理一种是基于氨气发生反应的试剂的颜色或引发指示剂颜色变化；另一种机理是检测气体对光的吸收完成传感器确定气体浓度。待测气体发生反应着色后可以利用分光光度法对其进行分析。由于氨气气体为碱性气体一定浓度下，可以令PH试纸变色，从而分析气氛中是否含有氨气，但是这种测试需要保证氨气浓度较高而且对于试纸颜色变化不能灵敏判断会产生较大误差。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于钙钛矿薄膜材料的氨气传感器，用于检测氨气。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案，一种基于钙钛矿薄膜材料的氨气传感器，包括：壳体，其前端设有进气口，末端设有出气口；进气扇，其设置在所述壳体的前部，用于将气流引入壳体内；以及光信号检测装置，其设有在所述进气扇的后方，在所述光信号检测装置内设有插槽，用于检测透光率变化并输出电信号；钙钛矿薄膜，其设置在所述插槽内，所述钙钛矿薄膜上设有CH3NH3PbI3制成的涂层，用于与氨气发生显色反应；控制器，其分别与所述进气扇和光信号检测装置电连接。优选的是，还包括：照明灯，其设置在所述光信号检测装置的前端，用于提供光源。优选的是，还包括：第一上挡板和第一下挡板，其设置在所述照明灯的前方，第一上挡板的上边缘与壳体内壁连接，下边缘与壳体内壁设有间隙，第一下挡板的下边缘与壳体内壁连接，上边缘与壳体内壁设有间隙；第二上挡板和第二下挡板，其设置在所述光信号检测装置的后方，第二上挡板的上边缘与壳体内壁连接，下边缘与壳体内壁设有间隙，第一下挡板的下边缘与壳体内壁连接，上边缘与壳体内壁设有间隙。优选的是，所述钙钛矿薄膜包括：基板，其由导电玻璃材料制成；纳米材料层，其设置在所述基板的上方；钙钛矿层，其设置在所述纳米材料层的上方，用于与氨气发生反应并产生颜色变化；其中，所述钙钛矿层由CH3NH3PbI3制成。优选的是，所述基板的厚度为3～5mm，纳米材料层的纳米棒密度0.7～0.8根/μm，比表面积0.040～0.045nm-1。优选的是，还包括：在所述进气口后方与出气口的前方分别设有用于防止水汽进入壳体的第一分子筛和第二分子筛。优选的是，所述第二分子筛为便于气体排出的弹簧式分子筛。本技术的有益效果是：1、壳体内设有光信号检测装置和钙钛矿薄膜，当有氨气存在时，钙钛矿薄膜发生显色反应，光信号检测装置检测到钙钛矿薄膜的透光率变化，输出电信号，检测快速结果准确；2、设有照明灯，能够提供充足的光源，保障光信号检测装置检测的准确性；设有第一上挡板、第一下挡板、第二上挡板和第二下挡板，能够避免外界的光线干扰，进一步保障光信号检测装置检测的准确性；4、设有第一分子筛和第二分子筛，能够防止水汽进入壳体内，进一步保障光信号检测装置检测的准确性；5、第二分子筛为弹簧式分子筛，便于气流排出壳体。附图说明图1是本技术一种基于钙钛矿薄膜材料的氨气传感器的示意图；图2是本技术中钙钛矿薄膜的示意图。具体实施方式下面结合附图对技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。如图1-2所示，技术所述基于钙钛矿薄膜材料的氨气传感器1包括：壳体110，长方体中空结构，由高分子材料制成，在所述壳体110的前端设有进气口111，壳体110的末端设有出气口112。作为一种优选，所述壳体110由聚乙烯材料制成。进气扇120设置在所述壳体110的前部，用于将气流引入壳体110内。光信号检测装置130设有在所述进气扇120的后方，在所述光信号检测装置130内设有插槽131，用于检测透光率变化并输出电信号。钙钛矿薄膜140设置在所述插槽131内，所述钙钛矿薄膜140上设有CH3NH3PbI3制成的涂层，用于与氨气发生显色反应。作为一种优选，所述钙钛矿薄膜140包括：基板141、纳米材料层142和基板141钙钛矿层143。其中基板141由导电玻璃材料制成；纳米材料层142设置在所述基板141的上方，由纳米阵列二氧化钛制成；钙钛矿层143设置在所述纳米材料层142的上方，由CH3NH3PbI3制成，用于与氨气发生反应并产生颜色变化。作为进一步优选，所述基板141的厚度为3～5mm，纳米材料层142的纳米棒密度0.7～0.8根/μm，比表面积0.040～0.045nm-1。控制器160分别与所述进气扇120和光信号检测装置130电连接。在使用过程中，将基于钙钛矿薄膜材料的氨气传感器1置于检测环境中，进气扇120启动将空气引入壳体110的内部，当有氨气存在时，钙钛矿薄膜140上的CH3NH3PbI3与氨气发生显色反应，由黑色变为黄色，钙钛矿薄膜140的透明度增加，光信号检测装置130检测到透光率发生变化输出电信号，从而提示环境中存在氨气。在另一个实施例中，还包括：照明灯150设置在所述光信号检测装置130的前端，用于提供光源。在另一个实施例中，还包括：第一上挡板171和第一下挡板172设置在所述照明灯150的前方，第一上挡板171的上边缘与壳体110内壁连接，第一上挡板171的下边缘与壳体110内壁设有间隙，第一下挡板172的下边缘与壳体内壁连接，第一下挡板172的上边缘与壳体内壁设有间隙；第二上挡板173和第二下挡板174设置在所述光信号检测装置130的后方，第二上挡板173的上边缘与壳体内壁连接，第二上挡板173的下边缘与壳体内壁设有间隙，第一下挡板174的下边缘与壳体110内壁连接，第一下挡板174的上边缘与壳体110内壁设有间隙。在另一个实施例中，所述钙钛矿薄膜140包括基板141、纳米材料层142和基板141钙钛矿层143。其中基板141由导电玻璃材料制成；纳米材料层142设置在所述基板141的上方，由纳米阵列二氧化钛制成；钙钛矿层143设置在所述纳米材料层142的上方，由CH3NH3PbI3制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于钙钛矿薄膜材料的氨气传感器，其特征在于，包括：壳体，其前端设有进气口，末端设有出气口；进气扇，其设置在所述壳体的前部，用于将气流引入壳体内；以及光信号检测装置，其设有在所述进气扇的后方，在所述光信号检测装置内设有插槽，用于检测透光率变化并输出电信号；钙钛矿薄膜，其设置在所述插槽内，所述钙钛矿薄膜上设有CH3NH3PbI3制成的涂层，用于与氨气发生显色反应；控制器，其分别与所述进气扇和光信号检测装置电连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于钙钛矿薄膜材料的氨气传感器，其特征在于，包括：壳体，其前端设有进气口，末端设有出气口；进气扇，其设置在所述壳体的前部，用于将气流引入壳体内；以及光信号检测装置，其设有在所述进气扇的后方，在所述光信号检测装置内设有插槽，用于检测透光率变化并输出电信号；钙钛矿薄膜，其设置在所述插槽内，所述钙钛矿薄膜上设有CH3NH3PbI3制成的涂层，用于与氨气发生显色反应；控制器，其分别与所述进气扇和光信号检测装置电连接。2.根据权利要求1所述的基于钙钛矿薄膜材料的氨气传感器，其特征在于，还包括：照明灯，其设置在所述光信号检测装置的前端，用于提供光源。3.根据权利要求2所述的基于钙钛矿薄膜材料的氨气传感器，其特征在于，还包括：第一上挡板和第一下挡板，其设置在所述照明灯的前方，第一上挡板的上边缘与壳体内壁连接，下边缘与壳体内壁设有间隙，第一下挡板的下边缘与壳体内壁连接，上边缘与壳体内壁设有间隙；第二上挡板和第二下挡板，其设置在所述光信号检测装置的后方...

【专利技术属性】
技术研发人员：董欢，彭淑静，唐立丹，王冰，吴俊泽，唐瑶，
申请(专利权)人：辽宁工业大学，
类型：新型
国别省市：辽宁,21