一种能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片制造技术

本发明专利技术公开一种能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片，包括传导氧离子的固体电解质层和设置在传导氧离子固体电解质层下部的绝缘层，绝缘层由氧化铝制成，传导氧离子的固体电解质层上设有测试腔，测试腔上设有进气通道，测试腔内设有电极，两个临近的测试腔之间设有扩散障，传导氧离子固体电解质层与绝缘层之间还设有参考气体通道层。本发明专利技术解决了原利用半导体氧化物检测硫化氢，检测数据与实际偏差较大，整体测量准确性差的问题，实现了采用固体电解质传感器芯片利用泵电流，能够同时检测二氧化硫及硫化氢，整体使用方便安全，能在高温下使用，检测灵敏性好。检测灵敏性好。检测灵敏性好。

【技术实现步骤摘要】
一种能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片


[0001]本专利技术涉及检测硫化氢及二氧化硫的传感器固体芯片
，尤其涉及一种能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片。

技术介绍

[0002]硫化氢具有易燃性，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火易发生爆炸，硫化氢气体比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引起回燃。二氧化硫是一种对人体健康有害的气体，短时间暴露在高浓度二氧化硫下会严重损害呼吸系统，长期生活或工作在含少量二氧化硫的环境中也可导致呼吸系统疾病，影响人体健康。
[0003]因此，对硫化氢和二氧化硫的检测变得非常重要，很多研究者做出了大量的工作：CN1122102510P37.4关于氧化钼电阻型硫化氢气体传感器，和CN112210239764.0一种硫化氢选择性氧化催化剂及其制备方法和应用的现有技术，都是采用半导体氧化物的电阻变化来进行硫化氢的检测，但是存在：电阻的测量容易受空气灰尘及其它颗粒物的影响，使得电阻与实际偏差较大，会导致对硫化氢的整体检测准确性较差的问题；
[0004]CN113916791A一种锆基传感器及其制备方法﹑检测方法，是公开的使用固体电化学传感器能检测硫化氢，存在不能检测二氧化硫的缺陷。实际硫化氢与空气接触，非常容易被氧化产生二氧化硫，这样在实际检测使用过程中，硫化氢混合气体中通常会含有二氧化硫，如何采用固体电解质传感器芯片准确检测二氧化硫及硫化氢，现有的公开技术文献，鲜有报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有技术中使用半导体氧化物的电阻变化来进行硫化氢检测存在的问题，以及现有的固体电化学传感器存在不能检测二氧化硫的缺陷。本专利技术解决了原利用半导体氧化物检测硫化氢，检测数据与实际偏差较大，整体测量准确性差的问题，实现了采用固体电解质传感器芯片利用泵电流，能够同时检测二氧化硫及硫化氢，整体使用方便安全，能在高温下使用，检测灵敏性好，适合作为能同时检测硫化氢及二氧化硫的固体传感器芯片推广使用。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]一种能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片，包括传导氧离子的固体电解质层和设置在传导氧离子固体电解质层底部的绝缘层，绝缘层由氧化铝制成，
[0008]所述传导氧离子的固体电解质层上设有测试腔，
[0009]所述测试腔上设有进气通道，测试腔内设有电极，两个临近的所述测试腔之间设有扩散障，
[0010]所述传导氧离子固体电解质层与所述绝缘层之间还设有参考气体通道层。
[0011]为了制作能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片，进一步地，所述传导氧离子的固体电解质层为陶瓷片状体，
[0012]所述能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片的制作方法为：
[0013]步骤一：将氧化锆和氧化铝混合物混合搅拌制成流延浆料，采用流延成型方式制成流延陶瓷生坯片；
[0014]步骤二：采用点涂方式将进气通道设置在步骤一中的流延陶瓷生坯片上，采用丝印加工方式，将电极﹑测试腔﹑扩散障﹑参比电极通道层印刷在步骤一中的流延陶瓷生坯上；
[0015]步骤三：采用等静压层压方式，将印刷有电极﹑测试腔﹑扩散障进气通道的步骤一中的流延陶瓷生坯﹑以及其它不同的流延陶瓷生坯片﹑参比电极通道层以及绝缘层，这些片层叠压在一起；
[0016]步骤四：将已制成的叠压在一起后的流延陶瓷生坯，烧结成型，制成呈层状结构的能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片。
[0017]为了制作流延浆料，使其能够满足制作能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片的实际需要，更进一步地，所述流延浆料的组成按照重量份为：粘结剂PVB聚乙烯醇缩丁醛为10份，增塑剂为10份，陶瓷粉末为60份，乙醇和甲苯的混合溶剂20份，其中每份的重量单位能够为千克或克，
[0018]将所述流延浆料组成的物质采用砂磨机连续砂磨48小时，加入有机硅消泡剂1份，采用砂磨机连续砂磨20分钟，制成流延浆料，
[0019]所述增塑剂为环氧大豆油﹑脂肪酸甲脂中的一种或两种的混合物，增塑剂由郑州宝泰纳米材料有限公司生产，所述陶瓷粉末为氧化锆和氧化铝粉末的混合物，陶瓷粉末由法国圣戈班集团生产，所述PVB聚乙烯醇缩丁醛由天元航材(营口)科技股份有限公司生产，
[0020]所述乙醇和甲苯混合溶剂两者的体积比为2:1，乙醇和甲苯混合溶剂由济南三恩化工有限公司生产，所述有机硅消泡剂由山东仕源化工科技有限公司生产。
[0021]为了使制作的能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片，能满足固体传感器芯片的实际使用工艺需要，更进一步地，所述步骤四中的烧结成型的烧结温度为1365℃
±
10℃，烧结时间为1.5小时。
[0022]为了使制作的多孔材料，能满足制作能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片中进气通道﹑扩散障﹑参考气体通道层的实际需要，进一步地，所述进气通道﹑扩散障﹑参考气体通道层由多孔材料制成，
[0023]所述多孔材料的组成按照重量份为：氧化锆粉末为80份，氧化铝粉末为10份，石墨造孔剂为10份，粘结剂PVB聚乙烯醇缩丁醛为10份，其中每份的重量单位能够为千克或克，使用三辊研磨机连续研磨2小时后制成多孔材料浆料，采用丝印加工方式，将进气通道﹑扩散障﹑参考气体通道层印刷在对应的流延陶瓷生坯上，
[0024]所述氧化锆粉末由法国圣戈班集团生产，所述石墨造孔剂由青岛富润达石墨有限公司生产，所述PVB聚乙烯醇缩丁醛由天元航材(营口)科技股份有限公司生产。
[0025]为了使制作的能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片中的测试腔，能满足检测硫化氢及二氧化硫的实际需要，进一步地，所述测试腔的厚度为0.1～0.3毫米。
[0026]为了使制作的能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片中的固体电解质层及内部结构，能满足准确检测硫化氢及二氧化硫的实际需要，进一步地，所述传导氧离子的固体电解质层从上到下依次有第一固体电解质层﹑第二固体电解质层﹑第三固体电解质层﹑第四固体电解质层﹑第五固体电解质层，第五固体电解质层底部设有绝缘层，
[0027]所述第一固体电解质层上设有进气通道，
[0028]所述第二固体电解质层上从左到有依次设有测试腔一﹑测试腔二﹑测试腔三，测试腔一与测试腔二之间设有扩散障一，测试腔二与测试腔三之间设有扩散障二，所述测试腔一上设有第一电极，测试腔二的上下区域分别设有两个第二电极，测试腔三的上下区域分别设有两个第三电极，两个第三电极为测量电极，
[0029]所述进气通道位于第二固体电解质层中测试腔一的第一电极的上面，
[0030]所述第四固体电解质层上设有参考气体通道层，参考气体通道层内设有第四电极，第四电极为参比电极，
[0031]所述绝缘层内设有电阻加热器电极。
[0032]为了对能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片中不同泵电池单元进行细化描述，更清楚完整的解释不同泵电池单元的实际运行功能，更进一步地，所述进气通道上顶部有开口区，待检测的混合气体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片，其特征在于，包括传导氧离子的固体电解质层和设置在传导氧离子固体电解质层底部的绝缘层，绝缘层由氧化铝制成，所述传导氧离子的固体电解质层上设有测试腔，所述测试腔上设有进气通道，测试腔内设有电极，两个临近的所述测试腔之间设有扩散障，所述传导氧离子固体电解质层与所述绝缘层之间还设有参考气体通道层。2.根据权利要求1所述的一种能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片，其特征在于，所述传导氧离子的固体电解质层为陶瓷片状体，所述能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片的制作方法为：步骤一：将氧化锆和氧化铝混合物混合搅拌制成流延浆料，采用流延成型方式制成流延陶瓷生坯片；步骤二：采用点涂方式将进气通道设置在步骤一中的流延陶瓷生坯片上，采用丝印加工方式，将电极﹑测试腔﹑扩散障﹑参比电极通道层印刷在步骤一中的流延陶瓷生坯上；步骤三：采用等静压层压方式，将印刷有电极﹑测试腔﹑扩散障进气通道的步骤一中的流延陶瓷生坯﹑以及其它不同的流延陶瓷生坯片﹑参比电极通道层以及绝缘层，这些片层叠压在一起；步骤四：将已制成的叠压在一起后的流延陶瓷生坯，烧结成型，制成呈层状结构的能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片。3.根据权利要求2所述的一种能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片，其特征在于，所述流延浆料的组成按照重量份为：粘结剂PVB聚乙烯醇缩丁醛为10份，增塑剂为10份，陶瓷粉末为60份，乙醇和甲苯的混合溶剂20份，其中每份的重量单位能够为千克或克，将所述流延浆料组成的物质采用砂磨机连续砂磨48小时，加入有机硅消泡剂1份，采用砂磨机连续砂磨20分钟，制成流延浆料，所述增塑剂为环氧大豆油﹑脂肪酸甲脂中的一种或两种的混合物，增塑剂由郑州宝泰纳米材料有限公司生产，所述陶瓷粉末为氧化锆和氧化铝粉末的混合物，陶瓷粉末由法国圣戈班集团生产，所述PVB聚乙烯醇缩丁醛由天元航材(营口)科技股份有限公司生产，所述乙醇和甲苯混合溶剂两者的体积比为2:1，乙醇和甲苯混合溶剂由济南三恩化工有限公司生产，所述有机硅消泡剂由山东仕源化工科技有限公司生产。4.根据权利要求2所述的一种能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片，其特征在于，所述步骤四中的烧结成型的烧结温度为1365℃
±
10℃，烧结时间为1.5小时。5.根据权利要求2所述的一种能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片，其特征在于，所述进气通道﹑扩散障﹑参考气体通道层由多孔材料制成，所述多孔材料的组成按照重量份为：氧化锆粉末为80份，氧化铝粉末为10份，石墨造孔剂为10份，粘结剂PVB聚乙烯醇缩丁醛为10份，其中每份的重量单位能够为千克或克，使用三辊研磨机连续研磨2小时后制成多孔材料浆料，采用丝印加工方式，将进气通道﹑扩散障﹑参考气体通道层印刷在对应的流延陶瓷生坯上，所述氧化锆粉末由法国圣戈班集团生产，所述石墨造孔剂由青岛富润达石墨有限公司生产，所述PVB聚乙烯醇缩丁醛由天元航材(营口)科技股份有限公司生产。6.根据权利要求1所述的一种能检测硫化氢及二氧化硫的传感器芯片，其特征在于，所
述测试腔的厚度为0.1～0.3毫米。7.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敏，徐斌，胡延超，
申请(专利权)人：浙江新瓷智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：