本发明专利技术公开一种基于天然色敏材料和TiO2多孔膜的气体传感器制作方法，选择适合于镀膜的基片，在基片上通过镀膜方法制作电极，对镀有电极的基片用溶胶凝胶法制备TiO2多孔膜；针对所需检测的气体选择合适的天然色敏材料并将天然色敏材料溶解到与之相容的溶剂中，形成浓度为0.1~0.5mol/L的天然色敏材料溶液；将TiO2多孔膜放入天然色敏材料溶液中浸泡12~48小时后取出，用无水乙醇将杂质冲洗干净，晾干后在30~80℃烘箱中烘1~5h即可；所制作的传感器有较高的灵敏度和较宽的检测范围，并可在室温下工作，安全无毒害，色素分子包裹了TiO2分子的同时填充了TiO2晶体之间的间隙，受环境湿度的影响较小。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种气体传感器的制作方法；特指用溶胶凝胶二氧化钛(TiO2)成膜法制作基地材料、用天然色素作为色敏材料敏感和激化材料的气体传感器的制作方法。
技术介绍
气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器，主要分为传统型和可视化型，传统型如导电型传感器、压电类传感器、场效应传感器、光纤传感器等。近年来出现的可视化型气体传感器技术是根据特定气敏材料与待检测气体反应前后的颜色变化对待测气体进行定性定量分析的一种技术，气敏材料一般为卟啉类化合物和疏水性的pH指示剂(参见中国专利号为ZL200710024695. 7、名称为“色敏气体传感器阵列的制作方法”；中国专利号为200710024696. I、名称为“两种不同气体传感器阵列组合检测气味的方 法和装置”)。这类气敏材料显色快，变化明显，但是也具有局限性，如其成本高，所含有的化学成分对人体有害，不适合用于食品的检测等。同一类气体传感器只对某一类型的气体敏感，因而现有的气体传感器存在检测范围窄、容易受环境湿度的影响等缺陷。天然色敏材料的成分大多是花青素，花青素又称花色素，是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，是植物花瓣中的主要呈色物质，水果、蔬菜、花卉等五彩缤纷的颜色大部分与之有关，在植物细胞液泡不同的酸碱条件下，使花瓣呈现五彩缤纷的颜色。TiO2S孔膜是一种理想的气体传感器材料。溶胶凝胶法是一种常用的制备TiO2S孔膜的方法，其原理为不论所用的前驱物(起始原料)为无机盐或金属醇盐，其主要反应步骤都是前驱物溶于溶剂(水或有机溶剂)中形成均匀的溶液，溶质与溶剂产生水解或醇解反应，反应生成物聚集成Inm左右的粒子并组成溶胶，溶胶经蒸发干燥转变为凝胶。近年来，研究者通过在TiO2多孔膜中添加贵重金属来提高气体传感器的敏感性，但这类传感器通常需要在高温(200°C IO(TC)下才能工作。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有传感器的缺陷而提出一种新型的基于天然色敏材料和Ti02多孔膜相结合的气体传感器的制作方法，所制作的气体传感器在室温下就能工作，并且检测范围宽、成本低、对人体无害、不容易受环境湿度的影响。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是包括如下步骤(I)选择适合于镀膜的基片，在基片上通过镀膜方法制作电极，对镀有电极的基片用溶胶凝胶法制备TiO2多孔膜；(2)针对所需检测的气体选择合适的天然色敏材料并将天然色敏材料溶解到与之相容的溶剂中，形成浓度为O. Γ0. 5mol/L的天然色敏材料溶液；(3)将TiO2多孔膜放入天然色敏材料溶液中浸泡12 48小时后取出，用无水乙醇将杂质冲洗干净，晾干后在3(T80°C烘箱中烘I 5h即可。进一步地，本专利技术对镀有电极的基片用溶胶凝胶法制备TiO2多孔膜的方法是先称取I 5g TiO2粉末溶于2 10mL、90% 100%乙酸溶液和O. 05 O. 5mL、90% 100%乙酰丙酮溶液中，在研钵中研磨l(T40min，再将溶有O. 05 O. 5mL、90% 100% OP乳化剂的O. 5 5mL、90% 100%酒精缓慢加入研钵中，继续研磨l(T40min，制成TiO2胶，最后将镀有电极的基片放入10 40%的丙酮溶液中浸泡12 48h后烘干，并将TiO2胶均匀涂抹在基片上，自然风干IOlOmin后放入30(T50(TC的马弗炉中烧结lh 3h，冷却后制成TiO2多孔膜。本专利技术的有益效果本专利技术使用TiO2多孔膜作为基底材料，使用天然色敏材料作为颜色变化和激化材料制作气体传感器，通过传感器电阻的变化和色敏材料颜色的变化定性定量地分析气体，所制作的气体传感器与其他的气体传感器相比有较高的灵敏度和较宽的检测范围，并可在室温下工作，能检测出人嗅觉不能感知的气体浓度。使用天然色素作为色敏材料，安全无毒害，色素分子包裹了 TiO2分子的同时填充了 TiO2晶体之间的间隙，使得本专利技术受到环境湿度的影响较小。附图说明图I为锻有电极的基片不意图； 图2为涂有TiO2多孔膜的传感器示意 图3为涂有TiO2多孔膜色素的传感器示意 图中1.基片;2.电极；3. TiO2多孔膜；4.色素层。具体实施例方式本专利技术包括基片选择、制作电极、用溶胶凝胶法制备TiO2多孔膜、天然色敏材料选择与溶解、色敏材料固定这五个步骤。基片选择步骤是指选择适合于后续镀膜的基片，如硅片、玻璃片、导电玻璃片或聚四氟乙烯片。制作电极步骤是指在基片I上通过镀膜方法制作电极2，如通过丝网印刷技术或等离子体溅射方法制作金或钼金电极，如图I所示。用溶胶凝胶法制备TiO2多孔膜的方法如下称取f 5g TiO2粉末溶于2 10mL、90%"100%乙酸溶液和O. 05 O. 5mL、90% 100%乙酰丙酮溶液中，在研钵中研磨l(T40min，再将溶有O. 05^0. 5mL、909Tl00% OP乳化剂的O. 5 5mL、90°/Tl00%酒精缓慢加入研钵中，继续研磨l(T40min，制成TiO2胶。将镀有电极2的基片I放入10 40%的丙酮溶液中浸泡12 48h后烘干，并将TiO2胶均匀涂抹在基片上，自然风干l(T40min后放入30(T50(TC的马弗炉中烧结ltT3h，冷却后制成TiO2多孔膜。通过溶胶凝胶方法在镀有金或钼金电极的基片上形成TiO2多孔膜3，如图2所示。天然色敏材料选择与溶解步骤包括针对所需检测的气体选择合适的天然色敏材料并将天然色敏材料溶解在合适的溶剂中。例如检测还原性气体时，选择那些颜色变化明显的氧化还原指示剂，如酚藏花红、亚甲基蓝、四磺酸基靛蓝。将所选择的天然色敏材料溶解到与之相容的溶剂中，形成浓度为O. Γ0. 5mol/L的天然色敏材料溶液。色敏材料固定方法如下将制成的TiO2多孔膜3放入天然色敏材料的溶液中浸泡12^48小时后取出，用无水乙醇将杂质冲洗干净，在干燥空气中晾干后在3(T80°C烘箱中烘干f 5h即可，如图3所示得到色素层4。本专利技术通过在基片上用喷镀的方法制作电极，用天然色敏材料作为颜色变化和激化材料，用溶胶凝胶法制备了 TiO2多孔膜作为传感器的基底材料用于固定天然色素分子，TiO2多孔膜一方面有利于色敏材料的固定，另一方面有利于气体分子的富集；激发TiO2导电性能的同时放大本身的颜色变化范围，从而提高检测精度与范围，提高气味分子的吸附率。本专利技术在使用时外接电路，吸附在TiO2多孔膜上的气体分子与色敏材料接触后，使天然色敏材料的电荷发生中心离子到配体的电荷迁移，天然色敏材料发生颜色变化；同时，转移的电荷激发TiO2晶体的晶格电阻，使其导电性能改变；电子流动可进一步放大天然色敏材料的电荷转移，从而加大了天然色敏材料颜色的改变。因此通过本专利技术方法制作的气体传感器与气味分子反应时，传感器产生颜色变化的同时电阻也发生变化。以下提供本专利技术的3个实施例 实施例I 按以下步骤实施 I、选择硅片、玻璃片、导电玻璃片、聚四氟乙烯片其中的一种作为基片。2、通过丝网印刷或等离子体溅射方法在基片I上制作金或钼金电极，如图I中的基片I和电极2。3、本实施方式中，用溶胶凝胶法制备TiO2多孔膜称取Ig TiO2粉末溶于2mL、90%"100%乙酸溶液和O. 05mL、909Tl00%乙酰丙酮溶液中，在研钵中研本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于天然色敏材料和TiO2多孔膜的气体传感器制作方法，其特征是包括如下步骤：（1）选择适合于镀膜的基片，在基片上通过镀膜方法制作电极，对镀有电极的基片用溶胶凝胶法制备TiO2多孔膜；？（2）针对所需检测的气体选择合适的天然色敏材料并将天然色敏材料溶解到与之相容的溶剂中，形成浓度为0.1~0.5mol/L的天然色敏材料溶液；？（3）将TiO2多孔膜放入天然色敏材料溶液中浸泡12~48小时后取出，用无水乙醇将杂质冲洗干净，晾干后在30~80℃烘箱中烘1~5h即可。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邹小波，黄晓玮，石吉勇，陈正伟，张德涛，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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