一种高性能气体传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种高性能气体传感器，包括传感器的敏感材料的制备、传感器结构的设计和制备、传感器的测量与表征。本发明专利技术的敏感材料的制备在常温常压下进行，主要通过调控化学平衡方法，具体化学反应如下：，醋酸锌里面含有Zn2+离子，可以溶解在强碱性溶液中。在大量氢氧根存在的条件下，可以生成Zn(OH)42-，如方程式(1)。物质Zn(OH)42-在中性溶液具有较高的化学能，不稳定，会自发反应，生成低能量、稳定的Zn(OH)2。加入无水乙醇，提供H+，使H+与过量OH-发生中和反应，溶液由碱性变成中性，同时化学方程式向右移，生成Zn(OH)2，如方程式(2)。采用敏感材料涂敷方法，制备不同结构的气体传感器，包括旁路式气体传感器和平面式气体传感器等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术专利涉及一种高性能气体传感器，包括传感器的敏感材料的制备、传感器结构的设计和制备、传感器的测量与表征。
技术介绍
随生活水平的提高，人们开始对环境污染、煤气泄漏、瓦斯爆炸等采取防范措施。 这就需要性能可靠的气体传感器。丙酮、乙醇、甲醇、氨气等都是生产车间中较为常见的有毒气体，如果制备的气体传感器能在这些生厂车间中广泛应用，那将为工人们的安全带来极大的保障。此外，由于传感器针对特定气体具有较高的灵敏度和选择性，还可以将传感器人为设定成准确性较高的检测特定气体的传感器。如今的交通事故多数都是由酒后驾车导致，国家法律和相关部门已经严格管制酒后驾车，但是这种现象仍然屡禁不止。加强驾车人员的酒精检测，可避免酒后驾车导致的安全事故。目前酒精检测仪主要依靠进口。这些进口传感器的制备过程复杂，其价格昂贵，难以大规模推广应用。本专利技术专利就是要解决目前国内传感器的灵敏度不高、时间响应慢、稳定性差、寿命短以及制备成本高等问题，为传感器的广泛应用提供保障。气敏传感器的性能主要由活性材料的表面效应决定，为提高传感器的灵敏度，采用具有大比表面积的纳米材料制备气敏传感器。增大敏感材料的比表面积，就可以使更多的气体分子吸附在材料表面，增加材料表面的耗尽层。零维的纳米材料具有严重的团聚现象，而一维敏感纳米材料制备的传感器敏感膜呈网状结构，避免了传感器制备和工作中的材料团聚问题，因而所制备的传感器具有稳定性好、寿命长、时间响应快等优点。本专利介绍一维敏感纳米材料的制备方法，并利用一位材料制备传感器。一维敏感纳米材料的制备方法中，主要有热蒸发法(高温)、水热法(高温高压)或高压电纺(高电压)等复杂的方法，而常温常压的低能耗方法制备一维敏感纳米材料的工作还未见报道。利用表面活性剂选择性地吸附特性，实现常温常压条件下一维敏感纳米材料的制备。本专利技术专利将建立常温常压下制备一维敏感纳米材料的方法，为高性能传感器的低成本制备提供保障。通过对 ZnO 一维敏感纳米材料掺杂等方法，进一步提高传感器灵敏度、选择性和响应速度。稀土氧化物具有较好的氧分解催化能力，吸附在材料表面的氧分子可以快速分散并获取纳米表面的电子，转化为氧离子。这个过程不仅提高了吸附在材料表面氧分子的数量，还提高氧分子-氧离子的转化速度，从而加快材料表面的电子耗尽，也增加量耗尽层的厚度，降低载流子的浓度。因此，通过掺杂稀土氧化镧可进一步提高酒精探测的灵敏度和选择性。
技术实现思路
本专利的敏感材料的制备在常温常压下进行，主要通过调控化学平衡方法，具体化学反应如下权利要求1.一种高性能气体传感器，其特征在于包括以下步骤1)采用一维纳米材料制作为气体传感器的敏感材料；2)掺杂的纳米材料作为气敏材料，提高传感器性能；3)采用旁式结构或平面结构制备气体传感器；2.如权利要求I所述一维纳米材料，其特征在于步骤I)中，一维纳米材料采用常温常压等低成本、工艺简单的方法制备的。3.如权利要求I所述掺杂的纳米材料作为气敏材料，其特征在于步骤I)中，掺杂的纳米材料作为气敏材料采用常温常压等低成本、工艺简单的方法制备的。4.如权利要求I所述采用旁式结构制备气体传感器，其特征在于步骤I)中，旁式结构是指氧化铝等绝缘陶瓷管作为传感器基底，结构简单，成本低。5.如权利要求I所述采用平面结构制备气体传感器，其特征在于步骤I)中，平面结构是指米用微电子技术或微机电技术(MEMS技术)制备的低功耗的传感器结构,包括选择娃基地、SOI基底等。全文摘要本专利技术涉及一种高性能气体传感器，包括传感器的敏感材料的制备、传感器结构的设计和制备、传感器的测量与表征。本专利技术的敏感材料的制备在常温常压下进行，主要通过调控化学平衡方法，具体化学反应如下，醋酸锌里面含有Zn2+离子，可以溶解在强碱性溶液中。在大量氢氧根存在的条件下，可以生成Zn(OH)42-，如方程式(1)。物质Zn(OH)42-在中性溶液具有较高的化学能，不稳定，会自发反应，生成低能量、稳定的Zn(OH)2。加入无水乙醇，提供H+，使H+与过量OH-发生中和反应，溶液由碱性变成中性，同时化学方程式向右移，生成Zn(OH)2，如方程式(2)。采用敏感材料涂敷方法，制备不同结构的气体传感器，包括旁路式气体传感器和平面式气体传感器等。文档编号G01N27/12GK102608170SQ20111029501公开日2012年7月25日 申请日期2011年10月8日 优先权日2011年10月8日专利技术者徐军, 王仲祺, 许志 申请人:北京中科微纳物联网技术股份有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王仲祺，许志，徐军，
申请(专利权)人：北京中科微纳物联网技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：