聚吡咯表面修饰硅纳米线气敏元件及其应用制造技术

本发明专利技术公开聚吡咯表面修饰硅纳米线气敏元件及其应用，利用化学刻蚀处理单晶硅片，以使单晶硅片表面产生垂直于单晶硅片表面的一维硅纳米线阵列；将引发剂溶液和吡咯单体溶液先后旋涂在经步骤2处理的单晶硅片，以使在一维硅纳米线阵列中原位引发吡咯聚合成聚吡咯，形成具有聚吡咯表面修饰一维硅纳米线阵列的单晶硅片，实现对NH3气体在室温下的瞬时检测，并且具有良好的选择性。

【技术实现步骤摘要】
聚吡咯表面修饰硅纳米线气敏元件及其应用
本专利技术属于气体传感器
，更加具体地说，涉及一种室温探测低浓度氨气的聚吡咯表面修饰硅纳米线高性能气敏元件的制备方法；该气敏元件具有室温工作特性，在室温下对氨气可实现高灵敏度探测，且具有瞬时响应和快速恢复特性，并且展现出较好的选择性。在工农业生产，医疗，国防等领域对氨气的高效探测具有非常好的研究意义。
技术介绍
进入21世纪，工农业水平迅速发展，氨气的作用越来越广泛，在医药、化肥、国防、轻工业方面均有应用。氨是制造氮肥、硝酸、炸药、医药、火箭液体燃料、塑料、树脂等重要工农业产品的重要原料,是近现代化工的基础原料,还可以用于压缩制冷。对于长时间暴露于氨气环境中的情况，规定连续8小时内最大允许的氨气接触浓度为25ppm。而人体的氨气嗅觉阈值为53ppm(37mg/m3)。人长时间处于氨气气氛中将对人身体造成不可恢复的损伤，严重时可以危及生命安全。近些年来由于各国对于纳米复合材料的广泛研究，已经研究出了一批对于氨气具有一定响应的纳米复合材料体系，例如：银修饰聚吡咯纳米复合结构、铂修饰石墨烯纳米复合结构、金负载氧化锌纳米复合结构等。但是现有的纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.聚吡咯表面修饰硅纳米线气敏元件，其特征在于，硅纳米线的平均长度为10μm—15μm，平均直径为300nm—500nm，原位聚合生成聚吡咯纳米粒子平均直径为8—12nm，在一维硅基上形成表面凸起，使得硅纳米线表面台阶变得更加平缓；按照下述步骤进行制备：步骤1，利用化学刻蚀处理单晶硅片，以使单晶硅片表面产生垂直于单晶硅片表面的一维硅纳米线阵列；步骤2，将引发剂溶液和吡咯单体溶液先后旋涂在经步骤1处理的单晶硅片，以使在一维硅纳米线阵列中原位引发吡咯聚合成聚吡咯，形成具有聚吡咯表面修饰一维硅纳米线阵列的单晶硅片，即为聚吡咯表面修饰硅纳米线气敏元件。

【技术特征摘要】
1.聚吡咯表面修饰硅纳米线气敏元件，其特征在于，硅纳米线的平均长度为10μm—15μm，平均直径为300nm—500nm，原位聚合生成聚吡咯纳米粒子平均直径为8—12nm，在一维硅基上形成表面凸起，使得硅纳米线表面台阶变得更加平缓；按照下述步骤进行制备：步骤1，利用化学刻蚀处理单晶硅片，以使单晶硅片表面产生垂直于单晶硅片表面的一维硅纳米线阵列；步骤2，将引发剂溶液和吡咯单体溶液先后旋涂在经步骤1处理的单晶硅片，以使在一维硅纳米线阵列中原位引发吡咯聚合成聚吡咯，形成具有聚吡咯表面修饰一维硅纳米线阵列的单晶硅片，即为聚吡咯表面修饰硅纳米线气敏元件。2.根据权利要求1所述的聚吡咯表面修饰硅纳米线气敏元件，其特征在于，在上述技术方案中，在步骤1中，化学刻蚀溶液为硝酸银的氢氟酸水溶液，氢氟酸浓度为3M—5M，硝酸银浓度为0.01M—0.03M(M为mol/L)，通过化学刻蚀时间的调整以实现硅纳米线长度的调整(随刻蚀时间增加，纳米线长度增加)，刻蚀时间为60—150min。3.根据权利要求1所述的聚吡咯表面修饰硅纳米线气敏元件，其特征在于，在步骤2中，引发剂溶液位过硫酸铵的水溶液，吡咯单体溶液为吡咯单体、十二烷基苯磺酸的水溶液，吡咯单体、十二烷基苯磺酸和过硫酸铵的摩尔比为(0.15—0.6)：(0.05—0.2)：(0.025—0.1)，引发剂溶液和吡咯单体溶液为等体积，且溶质在溶剂中均匀分散。4.根据权利要求1所述的聚吡咯表面修饰硅纳米线气敏元件，其特征在于，在步骤2中，旋涂转速为600—800r/min，聚合时间1—4小时，优选2—3小时。5.根据权利要求1所述的聚吡咯表面修饰硅纳米线气敏元件，其特征在于，在制备的聚吡咯均匀修饰的一维硅基阵列表面设置两个间距为1-2cm，大小为2mm*2mm的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦玉香，崔震，刘雕，王克行，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12