基于制造技术

基于

【技术实现步骤摘要】
敏感电极材料
。
[0009]其次，本专利技术所述的基于
YSZ
固体电解质和
MgSb2O6敏感电极的平面混成电位型传感器的制备方法，其步骤如下：
[0010](1)
制备
Pt
参考电极：在
YSZ
基板上表面的一侧制作
15
～
20
μ
m
厚的条状
Pt
参考电极，并在
YSZ
基板上表面的另一侧蘸涂一个圆状铂点；把1～
2cm
长的
Pt
丝对折成
V
形后，分别粘在
Pt
参考电极和圆状铂点的中央处；
[0011](2)
将步骤
(1)
得到的
YSZ
基板在红外灯下烘烤
30
～
60min
，再将
YSZ
基板以4～
6℃/min
的升温速率升温至
900
～
1100℃
后烧结
55
～
65min
，然后自然降温至室温，使
Pt
丝与
YSZ
基板紧密粘合；
[0012](3)
制备
MgSb2O6敏感电极：将
MgSb2O6敏感电极材料加入到去离子水中配置成质量浓度为2～
20
％的浆料，将
MgSb2O6浆料涂覆在步骤
(1)
制备的圆状铂点上，得到
20
～
30
μ
m
厚的条状
MgSb2O6敏感电极；再将
YSZ
基板以1～
2℃/min
的升温速率升温至
700
～
900℃
后烧结1～
3h
；
[0013](4)
制备无机粘合剂：将2～
4mL
的水玻璃与
0.7
～
1.0g Al2O3粉体混合在一起，搅拌均匀后得到无机粘合剂；
[0014](5)
将带有
Pt
加热电极的
Al2O3陶瓷板作为加热板与步骤
(3)
得到的
YSZ
基板的下表面用无机粘合剂粘合起来，
Pt
加热电极与
YSZ
基板的下表面相接触，焊接封装后得到基于
YSZ
固体电解质和
MgSb2O6敏感电极的平面混成电位型传感器
。
[0015]本专利技术的优点：
[0016](1)
所利用的溶胶
‑
凝胶法具有重复性高
、
效率高
、
成本较低
、
成功率大等优势，从而高效制备
MgSb2O6敏感电极材料；
[0017](2)
器件所利用的固体电解质为
YSZ(8
％
mol
掺杂的
Y2O3‑
ZrO2)
固体电解质材料，具有耐高温
、
机械稳定性强以及离子导电性好的优势；
[0018](3)
所制作的基于
YSZ
固体电解质和
MgSb2O6敏感电极的平面混成电位型传感器对正丙醇
、
丙酮和异戊二烯气体具有较高的灵敏度和响应值，结合计算机支持向量机
‑
径向基核函数
(SVM
‑
RBF)
模型与传感器温度调节，在传感器工作温度分别为
500℃、550℃
和
600℃
下分别逐一进行针对单一气体
(
异戊二烯
、
正丙醇
、
丙酮
)
，二元混合气体
(
异戊二烯
+
正丙醇
、
异戊二烯
+
丙酮
、
正丙醇
+
丙酮
)
和三元混合气体
(
异戊二烯
+
正丙醇
+
丙酮
)
的响应值测试
。
最终以不同温度下响应值的比值作为计算机模型的输入特征值，设立模型训练集，利用
10
倍交叉验证，使得最终计算机输出相应单一气体
、
二元混合气体和三元混合气体的分类结果，可以用于气体
(
异戊二烯
、
正丙醇
、
丙酮中的一种，两种或三种
)
的鉴定和分类，进而应用于肺癌等相关疾病的早期发现和诊断
。
附图说明
[0019]图1：本专利技术所述的基于
YSZ
固体电解质和
MgSb2O6敏感电极的平面混成电位型气体传感器的结构示意图
。
[0020]各部分名称：
Pt
参考电极
1、YSZ
基板
2、MgSb2O6敏感电极
3、
加热板
4。
[0021]图2：本专利技术中
MgSb2O6敏感材料的
XRD
图
(
横坐标为角度，纵坐标为强度
)。
[0022]如图2所示，表明
MgSb2O6敏感电极材料的
XRD
图与标准卡片
JCPDS#37
‑
1470
相一致，
说明本专利技术制备的敏感电极材料为高纯度的
MgSb2O6材料
。
[0023]图3：本专利技术中利用溶胶
‑
凝胶法制备的
MgSb2O6敏感电极材料的平面
SEM
图
。
[0024]如图3所示，可以看出敏感材料颗粒为不规则的微纳米级颗粒
。
[0025]图4：利用
YSZ
基板和
MgSb2O6敏感电极材料制作的平面混成电位型传感器对异戊二烯
、
正丙醇和丙酮分别在
500℃、550℃
和
600℃
下的响应恢复曲线
(
图
a、b、c)
与响应值
‑
气体浓度对数关系曲线
(
图
d、e、f、g、h、i)。
[0026]如图4所示，可以看出在三种工作温度下，传感器响应值与气体浓度的对数具有较好的线性关系
。
[0027]图5：利用传感器测得的不同温度下响应值间的比值作为
SVM
‑
RBF
模型的特征值时，模型的输出分类混淆矩阵结果
。
[0028]如图5所示，结果表明，此时
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
YSZ
固体电解质和
MgSb2O6敏感电极的平面混成电位型传感器，由加热板
、YSZ
基板
、Pt
参考电极和敏感电极组成；
Pt
参考电极和敏感电极分别制备于
YSZ
基板上表面的两侧，加热板通过无机粘合剂与
YSZ
基板的下表面粘合在一起，其特征在于：敏感电极材料为
MgSb2O6，其制备步骤如下，
(1)
将
MgSO4和
SbCl3粉末分别溶于
15
～
25mL
和
35
～
45mL
乙醇中，搅拌后得到
0.05
～
0.15mol/L
浓度的均匀溶液；
(2)
将步骤
(1)
得到的两种溶液按
MgSb2O6材料的化学计量比混合，在
70
～
90℃
下磁力搅拌反应
1.5
～
2.5h
；在搅拌反应过程中，加入5～
15mL
聚乙二醇；搅拌反应完成后，用氨水调节
pH
值为9～
11
；
(3)
将步骤
(2)
得到的溶液在
70
～
90℃
下继续磁力搅拌反应5～7小时，将所得凝胶在
70
～
90℃
下烘干
13
～
15h
，将烘干后的凝胶在
700
～
900℃
下煅烧4～
6h
，从而得到
MgSb2O6敏感电极材料
。2.
权利要求1所述的一种基于
YSZ
固体电解质和
MgSb2O6敏感电极的平面混成电位型传感器的制备方法，其步骤如下：
(1)
制备
Pt
参考电极：在
YSZ
基板上表面的一侧制作
15
～
20
μ
m
厚的条状
Pt
参考电极，并在
YSZ
基板上表面的另一侧蘸涂一个圆状铂点；把1～
2cm
长的
Pt
丝对折成
V
形后，分别粘在
Pt
参考电极和圆状铂点的中央处；
(2)
将步骤
(1)
得到的
YSZ
基板在红外灯下烘烤
30
～
60min
，再将
YSZ
基板以4～
6℃/min
的升温速率升温至
900
～
1100℃
后烧结
55
～
65min
，然后自然降温至室温，使
Pt
丝与
YSZ
基板紧密粘合；
(3)
制备
MgSb2O6敏感电极：将
MgSb2O6敏感电极材料加入到去离子水中配置成质量浓度为2～
20
％的浆料，将
MgSb2O6浆料涂覆在步骤
(1)
制备的圆状铂点上，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘方猛，吕思远，孙鹏，卢革宇，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：