一种声表面波气体传感器多层敏感膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种声表面波气体传感器多层敏感膜的制备方法，包括：选择一压电基片，在该压电基片表面涂敷光刻胶，对该压电基片表面进行光刻，露出该压电基片表面的敏感膜区域；采用MPS溶液和PAH溶液对覆盖有光刻胶并露出敏感膜区域的该压电基片进行处理；将处理后的该压电基片依次浸入PSS、PPy、PSS和PANI溶液中，在该压电基片上生长一层PPy/PSS/PANI复合敏感膜，重复该浸入步骤并控制重复次数，在该压电基片上得到不同层数不同厚度的PPy/PSS/PANI复合敏感膜；以及去除光刻胶并封装。本发明专利技术实现了在室温下对NH3和NO2气体的检测，且灵敏度高，成本低，简单实用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及声表面波(SAW)气体传感器
，特别是一种用于检测NH3和NO2气体的SAW气体传感器多层敏感膜的制备方法。
技术介绍
由于NH3和NO2气体的高毒性，因此对于它们在工业生产、环境监测和医疗护理中的检测和监测非常重要。传统的气体传感器，有着体积大、便携性差、灵敏度低、工作温度高等缺点。而手持式SAW气体传感器体积小、重量轻、便于携带以及检测灵敏度高，应用前景 十分广阔。SAW气体传感器依靠敏感膜与气体的吸附反应，通过检测吸附前后的频率差来达到检测气体及其浓度的作用，它是传感器的核心环节，因此敏感膜的选取与制作对于SAW传感器灵敏度与选择性能有着决定性的作用，所以合适的敏感膜及其制作方法是SAW气体传感器的核心工作。目前用于检测NH3和NO2气体的膜材料主要是Zn0、Sn02、Ti02等半导体氧化物，它们虽然对NH3和NO2气体有吸附作用，但是其解吸附过程需要在较高的温度下才能实现，不利于它们的应用，因此寻找和制作适用于常温检测NH3和NO2气体的敏感膜是非常重要和急迫的任务。Polypyrrole (PPy)和Polyaniline (PANI)是导电聚合物，具有共轭性的结构，通常通过化学或者电化学聚合而生成，它们空气稳定性好，易于通过掺杂及其控制其聚合溶液的PH值、温度、浓度等条件控制其电学特性，而且它们在常温下就能对NH3和NO2气体产生响应，因此PPy和PANI比较适合做SAW气体传感器的敏感膜。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的是提供，以实现在室温下对NH3和NO2气体的检测。( 二 )技术方案为达到上述目的，本专利技术提供了，用于检测NH3和NO2气体，包括选择一压电基片，在该压电基片表面涂敷光刻胶，对该压电基片表面进行光刻，露出该压电基片表面的敏感膜区域；采用MPS溶液和PAH溶液对覆盖有光刻胶并露出敏感膜区域的该压电基片进行处理；将处理后的该压电基片依次浸入PSS、PPy、PSS和PANI溶液中，在该压电基片上生长一层PPy/PSS/PANI复合敏感膜，重复该浸入步骤并控制重复次数，在该压电基片上得到不同层数不同厚度的PPy/PSS/PANI复合敏感膜；以及去除该压电基片表面的光刻胶及光刻胶上生长的PPy/PSS/PANI复合敏感膜，并封装。上述方案中，所述压电基片选用石英基片，利用该基片的压电效应使其在插值换能器激励下激发声表面波。上述方案中，所述采用MPS溶液和PAH溶液对覆盖有光刻胶并露出敏感膜区域的该压电基片进行处理，包括将该压电基片浸入2mg/ml的3-Mercapto-l-propanesulfonicacid sodium salt (MPS)溶液中2小时，去离子水清洗吹干后再将该压电基片浸入到pH为4的10mg/ml的poly allylamine hydrochloride (PAH)溶液中10分钟，并用去离子水清洗并吹干。上述方案中，所述将处理后的该压电基片依次浸入PSS、PPy、PSS和PANI溶液中，在该压电基片上生长一层PPy/PSS/PANI复合敏感膜，具体包括将处理后的该压电基片浸A 10mg/ml 的聚阴离子(poly styrene sulfonic acid sodium salt, PSS)溶液中 10 分钟使其表面吸附一层PSS，用去离子水冲洗掉粘附性比较差的基团并吹干；然后将该压电基片浸入 0. 006M 的 FeCl3、0. 026M 的 p-toluene sulfonic acid (p-TSA)和 0. 02M 的 pyrrole的搅拌反应15分钟并过滤好的溶液中10分钟在PSS上自组装一层Polypyrrole (PPy),用去离子水冲洗掉粘附性比较差的基团并吹干；然后将该压电基片再次浸入PSS溶液中10分钟，用去离子清洗吹干后接着将该压电基片浸入PH为2.8的20mg/ml的翠绿亚胺基的Polyaniline (PANI)的dimethyl acetamide (DMAc)溶液中10分钟，则在该压电基片上生长了一层PPy/PSS/PANI复合敏感膜。上述方案中，所述用去离子水冲洗掉粘附性比较差的基团并吹干，用于提高膜的均匀性和粘附性。(三)有益效果本专利技术的特点是利用聚阴离子电解质和聚阳离子电解质的静电力作用，通过在交替浸涂的方式在压电基底上生长不同层数的复合敏感膜。本专利技术提供了，能够得到可控厚度稳定的可应用于SAW气体传感器的多层 敏感膜，实现了在室温下对NH3和NO2气体的检测，且灵敏度高，成本低，简单实用。附图说明图I是本专利技术提供的声表面波气体传感器多层敏感膜的制备方法流程图。图2-1至图2-9是依照本专利技术实施例的制备声表面波气体传感器多层敏感膜的工艺流程图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术提供的声表面波气体传感器多层敏感膜的制备方法，首先选择基片，该基片是石英基片或其它压电基片，其目的是利用基底的压电效应使其在插值换能器激励下激发声表面波；接着通过光刻使基片上的敏感膜图形区露出来，基片其他地方则覆盖光刻胶用于保护叉指换能器；然后将覆盖有光刻胶的基片浸入MPS溶液中2小时，接着将基片浸入PAH中10分钟，将基片吹干后浸入PSS和含定量摩尔比的FeCl3、p-TSA和pyrrole的反应15分钟并过滤好的溶液中淀积PPy各10分钟，每次取出后用去离子清洗干净吹干后，然后将基片浸入PSS和PANI溶液中各10分钟就可以得到一层PPy/PSS/PANI复合敏感膜；通过重复以上步骤并控制浸涂的次数，就可以得到不同层数不同厚度的PPy/PSS/PANI复合敏感膜；最后去除光刻胶，并封装。如图I所示，图I是本专利技术提供的声表面波气体传感器多层敏感膜的制备方法流程图，该方法包括以下步骤步骤I :选择一压电基片，在该压电基片表面涂敷光刻胶，对该压电基片表面进行光刻，露出该压电基片表面的敏感膜区域；步骤2 :采用MPS溶液和PAH溶液对覆盖有光刻胶并露出敏感膜区域的该压电基片进行处理；步骤3 :将处理后的该压电基片依次浸入PSS、PPy、PSS和PANI溶液中，在该压电 基片上生长一层PPy/PSS/PANI复合敏感膜，重复该浸入步骤并控制重复次数，在该压电基片上得到不同层数不同厚度的PPy/PSS/PANI复合敏感膜；以及步骤4 :去除该压电基片表面的光刻胶及光刻胶上生长的PPy/PSS/PANI复合敏感膜，并封装。其中，步骤2中所述采用MPS溶液和PAH溶液对覆盖有光刻胶并露出敏感膜区域的该压电基片进行处理，包括将该压电基片浸入2mg/ml的3-Mercapto-l-propanesulfonicacid sodium salt (MPS)溶液中2小时，去离子水清洗吹干后再将该压电基片浸入到pH为4的10mg/ml的poly allylamine hydrochloride (PAH)溶液中10分钟，并用去离子水清洗并吹干。步骤3中所述将处理后的该压电基片依次浸入PSS、PPy, PSS和PANI溶液中，在该压电基片上生长一层PPy/PSS/PANI复合敏感膜，具体包括将处理后的该压电基片浸入10mg/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声表面波气体传感器多层敏感膜的制备方法，用于检测NH3和NO2气体，其特征在于，包括：选择一压电基片，在该压电基片表面涂敷光刻胶，对该压电基片表面进行光刻，露出该压电基片表面的敏感膜区域；采用MPS溶液和PAH溶液对覆盖有光刻胶并露出敏感膜区域的该压电基片进行处理；将处理后的该压电基片依次浸入PSS、PPy、PSS和PANI溶液中，在该压电基片上生长一层PPy/PSS/PANI复合敏感膜，重复该浸入步骤并控制重复次数，在该压电基片上得到不同层数不同厚度的PPy/PSS/PANI复合敏感膜；以及去除该压电基片表面的光刻胶及光刻胶上生长的PPy/PSS/PANI复合敏感膜，并封装。

【技术特征摘要】
1.一种声表面波气体传感器多层敏感膜的制备方法，用于检测NH3和NO2气体，其特征在于，包括 选择一压电基片，在该压电基片表面涂敷光刻胶，对该压电基片表面进行光刻，露出该压电基片表面的敏感膜区域； 采用MPS溶液和PAH溶液对覆盖有光刻胶并露出敏 感膜区域的该压电基片进行处理； 将处理后的该压电基片依次浸入PSS、PPy、PSS和PANI溶液中，在该压电基片上生长一层PPy/PSS/PANI复合敏感膜，重复该浸入步骤并控制重复次数，在该压电基片上得到不同层数不同厚度的PPy/PSS/PANI复合敏感膜；以及 去除该压电基片表面的光刻胶及光刻胶上生长的PPy/PSS/PANI复合敏感膜，并封装。2.根据权利要求I所述的声表面波气体传感器多层敏感膜的制备方法，其特征在于，所述压电基片选用石英基片，利用该基片的压电效应使其在插值换能器激励下激发声表面波。3.根据权利要求I所述的声表面波气体传感器多层敏感膜的制备方法，其特征在于，所述采用MPS溶液和PAH溶液对覆盖有光刻胶并露出敏感膜区域的该压电基片进行处理，包括 将该压电基片浸入 2mg/ml 的 3-Mercapto-l-propanesulfonic acid sodiumsalt (MPS)溶液中2小时，去离子水清洗吹干后再将该压电基片浸入到pH为4的10mg/ml的poly allylamine hydrochloride (PAH)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冬梅，陈鑫，梁圣法，詹爽，谢常青，刘明，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：