【技术实现步骤摘要】
一种摩擦纳米发电机驱动的微型气体检测系统及其制备方法及应用
本专利技术涉及微型二氧化氮气体检测
，特别涉及一种摩擦纳米发电机驱动的微型气体检测系统及其制备方法及应用。
技术介绍
二氧化氮是大气中常见的一种有害气体，它会造成严重的环境污染并且会对人体健康造成很大损害。它主要来自于化石燃料的燃烧，汽车尾气的排放。此外，工业生产过程中也会产生大量二氧化氮。长期暴露于二氧化氮的环境中会对人的眼睛和呼吸器官有强烈的刺激作用，严重时会致人死亡。因此，对二氧化氮的检测已经得到了多个领域的广泛关注。但是传统的微型二氧化氮传感器需要有线电源，它不能满足当今低功耗、可便携性、微型化的要求，这个问题限制了这类传感器的实际应用。随着微电子技术的发展，一种基于微机电系统(MEMS)的微型气体传感器逐步发展。它的成本低、功耗极低、体积小，为实现便携式二氧化氮检测带来希望，以期满足日常检测的需求。敏感材料是微型气体传感器的核心，也是现阶段此类传感器走向实用化的瓶颈。基于普通敏感材料的微型传感器对二氧化氮的灵敏度较低、响应速度较慢。随...
【技术保护点】
1.一种摩擦纳米发电机驱动的微型气体检测系统，其特征在于：所述系统包括二氧化氮气体传感器，以及为气体传感器提供电源的摩擦纳米发电机；/n所述二氧化氮气体传感器包括基底，设于基底上端面的气体敏感材料，两个分别设于气体敏感材料两端的传感器金属电极；/n所述摩擦纳米发电机由外至内依次对称分布有两个支撑板、两个泡沫双面胶填充层和两个发电机金属电极，所述两个发电机金属电极上分别固定有硫酸纸薄膜发电层和聚四氟乙烯薄膜发电层；/n所述发电机金属电极与传感器金属电极相连。/n
【技术特征摘要】
1.一种摩擦纳米发电机驱动的微型气体检测系统，其特征在于：所述系统包括二氧化氮气体传感器，以及为气体传感器提供电源的摩擦纳米发电机；
所述二氧化氮气体传感器包括基底，设于基底上端面的气体敏感材料，两个分别设于气体敏感材料两端的传感器金属电极；
所述摩擦纳米发电机由外至内依次对称分布有两个支撑板、两个泡沫双面胶填充层和两个发电机金属电极，所述两个发电机金属电极上分别固定有硫酸纸薄膜发电层和聚四氟乙烯薄膜发电层；
所述发电机金属电极与传感器金属电极相连。
2.根据权利要求1所述的摩擦纳米发电机驱动的微型气体检测系统，其特征是：所述摩擦纳米发电机的硫酸纸薄膜发电层为正极，聚四氟乙烯薄膜发电层为负极。
3.根据权利要求1所述的摩擦纳米发电机驱动的微型气体检测系统，其特征是：所述硫酸纸薄膜发电层的厚度为100微米，所述聚四氟乙烯薄膜发电层的厚度为130微米。
4.根据权利要求1所述的摩擦纳米发电机驱动的微型气体检测系统，其特征是：所述发电机金属电极的材料为Al、Cu和Ag中的一种，所述传感器金属电极的材料为Au、Ag、Cu、Pt和Ni中的一种，所述传感器金属电极的厚度为20纳米，所述发电机金属电极的厚度为60微米。
5.根据权利要求1所述的摩擦纳米发电机驱动的微型气体检测系统，其特征是：所述气体敏感材料为In2O3纳米立方体修饰的SnS2花状纳米结构，所述In2O3的直径为100纳米，所述SnS2的直径为1微米。
6.根据权利要求5所述的摩擦纳米发电机驱动的微型气体检测系统，其特征是，所述气体敏感材料，In2O3-SnS2的二氧化氮气体传感原理为：In2O3和SnS2为n型半导体，其中电子是主要的载流子；在空气中，氧分子从In2O3和SnS2材料表面捕获自由电子形成O2-；当传感器暴露于二氧化氮气体中时，由于二氧化氮分子具有高度亲电性，二氧化氮分子不仅会提取传感层的电子，还会与O2-发生反应消耗电子，反应方程式为：NO2(gas)+O2-(ads)+2e-→NO2-(ads)+2O-(ads)，这会导致多数载流子的减少，传感器电阻增加；当重新切换到空气中时，被二氧化氮捕获的电子会返回到材料中，使电阻恢复到初始状态；此外，In2O3纳米立方体修饰后的SnS2花状纳米结构，In2O3与SnS2之间会产生n-n异质结，当暴露于NO2气体中时，异质结中的载流子浓度通过消耗电子而进一步降低，导致两种材料界面处的耗尽层变宽，即增加了传感器的电阻，进一步提高敏感材料对二氧化氮气体的灵敏度。
7.根据权利要求1所述的摩擦纳米发电机驱动的微型气体检测系统，其特征是：
所述支撑板的材...
【专利技术属性】
技术研发人员：张冬至，杨彦，李停停，王兴伟，张建华，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37
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