气敏材料、传感器以及制备方法技术

本申请涉及一种气敏材料、传感器以及制备方法，气敏材料的制备方法包括：将锡盐和锑盐加入至醇溶液得到混合液，并加入pH为9.5～10.5的碱性溶液得到悬浊液，对悬浊液进行水热反应得到沉淀物；对沉淀物进行退火处理后得到气敏材料，气敏材料包括三氧化二锑和二氧化锡。本申请以弱碱性溶液配合水热法和退火处理，制备锑掺杂的二氧化锡气敏材料，具有初始电阻低且稳定性高等特点。电阻低且稳定性高等特点。电阻低且稳定性高等特点。

【技术实现步骤摘要】
气敏材料、传感器以及制备方法


[0001]本申请涉及传感器
，特别是涉及一种气敏材料、传感器以及制备方法。

技术介绍

[0002]金属氧化物半导体气体传感器因为具有高灵敏性、制作成本低、性能稳定等优点被广泛的应用。二氧化锡作为一种典型的金属氧化物半导体材料，具有稳定的物理化学性能，价格低廉，制备工艺简单等优点，因此可以将其作为气敏材料制备气体传感器。但是实际应用中，纯二氧化锡材料的初始电阻值偏高，不利于传感器的制备以及样件制造的一致性。
[0003]因此，如何提供一种初始电阻低且稳定性好的气敏材料，成为目前迫切需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要提供一种气敏材料、传感器以及制备方法。以弱碱性溶液配合水热法和退火处理，制备锑掺杂的二氧化锡气敏材料，具有初始电阻低且稳定性高等特点。
[0005]第一方面，本申请提供一种气敏材料的制备方法，所述气敏材料的制备方法包括：
[0006]将锡盐和锑盐加入至醇溶液得到混合液，并加入pH为9.5～10.5的碱性溶液得到悬浊液，对所述悬浊液进行水热反应得到沉淀物；
[0007]对所述沉淀物进行退火处理后得到所述气敏材料，所述气敏材料包括三氧化二锑和二氧化锡。
[0008]在一些实施方式中，所述碱性溶液包括氨水溶液和尿素溶液中的至少一种；
[0009]可选地，所述氨水溶液的质量浓度为2.5％～5％；所述氨水的加入体积为所述混合液体积的0.125倍～0.4倍，所述氨水的加入速度为1mL/min～3mL/min。
[0010]进一步可选地，加入所述氨水后，所述悬浊液继续反应30min～60min。
[0011]在一些实施方式中，所述水热反应的温度为140℃～180℃。
[0012]在一些实施方式中，所述水热反应的时间为16h～20h。
[0013]在一些实施方式中，所述退火处理的温度为650℃～800℃。
[0014]在一些实施方式中，所述退火处理的时间为2h～3h。
[0015]在一些实施方式中，所述锡盐和锑盐加入至醇溶液时，还加入第一表面活性剂。
[0016]可选地，所述第一表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷铜中的至少一种。
[0017]第二方面，本申请提供一种气敏材料，所述气敏材料包括三氧化二锑和二氧化锡，所述三氧化二锑占所述三氧化二锑和所述二氧化锡总质量的1.5％～4％。
[0018]第三方面，本申请提供一种传感器，所述传感器包括基板，以及依次层叠于所述基板表面的第一传感层和第二传感层，所述第一传感层和所述第二传感层均采用如第二方面所述的气敏材料，所述第一传感层的材料还包括催化材料。
[0019]第四方面，本申请提供一种如第三方面所述传感器的制备方法，所述传感器的制备方法包括：
[0020]在基板的表面依次印刷第一浆料和第二浆料，进行烧结处理后，所述基板表面形成依次层叠设置的第一传感层和第二传感层；
[0021]所述第一浆料和所述第二浆料均包括所述的气敏材料，所述第一浆料还包括催化材料。
[0022]在一些实施方式中，所述第一浆料的制备方法包括：
[0023]将所述气敏材料、玻璃粘结剂、助熔剂和催化材料混合得到第一混合粉末；
[0024]将所述第一混合粉末与增稠剂溶液混合后得到所述第一浆料。
[0025]可选地，在所述第一浆料的制备方法中，所述增稠剂溶液的质量为所述第一混合粉末质量的40％～60％。
[0026]在一些实施方式中，所述第二浆料的制备方法包括：
[0027]将所述气敏材料、玻璃粘结剂和助熔剂混合得到第二混合粉末；
[0028]将所述第二混合粉末与增稠剂溶液混合后得到所述第二浆料。
[0029]可选地，在所述第二浆料的制备方法中，所述增稠剂溶液的质量为所述第二混合粉末质量的40％～60％。
[0030]在一些实施方式中，按照质量百分比记，所述第一混合粉末包括：
[0031]气敏材料，77％～88.5％；玻璃粘结剂，8％～16％；助熔剂，2％～4％；催化材料，1.5％～3％。
[0032]可选地，所述玻璃粘结剂包括二氧化硅、三氧化二铝和二氧化锆中的至少一种。
[0033]进一步可选地，以所述第一混合粉末的质量为100％记，所述玻璃粘结剂包括：
[0034]二氧化硅，4％～6％；三氧化铝，2％～5％；二氧化锆，2％～5％。
[0035]可选地，所述助熔剂包括氟化钙。
[0036]可选地，所述催化材料包括贵金属材料，进一步可选地，所述贵金属材料包括乙酰丙酮铂、氯化铂和铂中的至少一种。
[0037]在一些实施方式中，所述增稠剂溶液包括增稠剂、第二表面活性剂和溶剂。
[0038]可选地，所述增稠剂包括乙基纤维素。
[0039]进一步可选地，所述增稠剂占所述增稠剂溶液的8％～12％。
[0040]可选地，所述第二表面活性剂包括山油酸山梨醇酯。
[0041]进一步可选地，所述第二表面活性剂占所述增稠剂溶液的6％～10％。
[0042]可选地，所述溶剂包括沸点不同的至少两种溶剂。
[0043]进一步可选地，以所述增稠剂溶液的质量为100％记，所述溶剂包括：二乙二醇丁醚，32％～52％；二乙二醇丁醚醋酸酯，24％～30％；丙烯酸甲酯，10％～16％。
[0044]本申请具有以下有益效果：
[0045]本申请采用弱碱性溶液作为沉淀剂，并配合水热反应，将+3价态的锑元素(0.62埃)取代二氧化锡晶格中的+4价态的锡元素(0.69埃)，再经过高温烧结过程，+3价态的锑元素转变为+5价态的锑，形成高的载流子浓度，从而降低二氧化锡基材料初始阻值。
附图说明
[0046]图1为本申请一个实施例中提供的传感器的结构示意图，其中，1
‑
基板；2
‑
第一传感层；3
‑
第二传感层；
[0047]图2为本申请实施例1制备得到的气敏材料形貌图。
具体实施方式
[0048]为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。
[0049]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0050]传统技术中采用纯二氧化锡材料作为传感器中的气敏材料，但是其初始电阻值偏高，不利于传感器制备过程中的样件制造一致性，而且制备过程中，纯二氧化锡材料的气敏材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气敏材料的制备方法，其特征在于，所述气敏材料的制备方法包括：将锡盐和锑盐加入至醇溶液得到混合液，并加入pH为9.5～10.5的碱性溶液得到悬浊液，对所述悬浊液进行水热反应得到沉淀物；对所述沉淀物进行退火处理后得到所述气敏材料，所述气敏材料包括三氧化二锑和二氧化锡。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱性溶液包括氨水溶液和尿素溶液中的至少一种；可选地，所述氨水溶液的质量浓度为2.5％～5％；所述氨水的加入体积为所述混合液体积的0.125倍～0.4倍；所述氨水的加入速度为1mL/min～3mL/min；进一步可选地，加入所述氨水后，所述悬浊液继续反应30min～60min。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法满足如下条件中的至少一种：(1)所述水热反应的温度为140℃～180℃；(2)所述水热反应的时间为16h～20h；(3)所述退火处理的温度为650℃～800℃；(4)所述退火处理的时间为2h～3h。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述锡盐和锑盐加入至醇溶液时，还加入第一表面活性剂；可选地，所述第一表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。5.一种气敏材料，其特征在于，所述气敏材料采用权利要求1
‑
4任一项所述气敏材料的制备方法制备得到，所述气敏材料包括三氧化二锑和二氧化锡，所述三氧化二锑占所述三氧化二锑和所述二氧化锡总质量的1.5％～4％。6.一种传感器，其特征在于，所述传感器包括基板，以及依次层叠于所述基板表面的第一传感层和第二传感层，所述第一传感层和所述第二传感层均采用权利要求5所述的气敏材料制备得到，所述第一传感层的材料还包括催化材料。7.一种权利要求6所述传感器的制备方法，其特征在于，所述传感器的制备方法包括：在基板的表面依次印刷第一浆料和第二浆料，进行烧结处理后，所述基板表面形成依次层叠设置的第一传感层和...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁伊央，薛康，
申请(专利权)人：深圳市汇投智控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：