本发明专利技术属于半导体材料与化学化工技术的交叉领域，涉及传感器薄膜的制备方法，具体涉及一种可用于传感器的新型纳米片薄膜及其制备方法。本发明专利技术纳米片薄膜由占其质量35%~100%的纳米片状WO3和MoO3中一种或多种，以及占其质量0%~65%的W或Mo中的一种或多种组成。本发明专利技术以Na2WO4和Na2MoO4中的一种或多种、FeSO4、(NH4)2C4H4O6配置电解液，通过电沉积制备合金镀层，所述合金镀层原位生长于基体金属片上；通过脱出合金中的Fe成分后氧化纳米片状的沉积薄膜而得到产品。本发明专利技术方法不需使用复杂的设备，亦无须使用危险性的药品与溶剂，具有工艺简单、生产成本低，纳米片WO3薄膜厚度均匀等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体材料与化学化工技术的交叉领域，涉及传感器薄膜的制备方法，具体涉及。
技术介绍
半导体型气体传感器是利用待测气体在感应材料表面进行吸附反应，感应材料表面会吸收或放出多余的电子，而使感应材料表面的电子密度发生变化，因此造成感应材料电阻值的变化，由此根据其电阻的变化量来决定待测气体的浓度。三氧化钨是一种禁带宽度的η-型金属氧化物半导体，作为一种重要的功能材料被广泛应用于如气敏传感器和高效广催化剂等领域。同时由于其与众不同的电化学和接触特性，WO3是一种非常有吸引力的工程技术材料。WO3及WO3基传感器被广泛用于探测νο2、 NO和H2S气体。现有的三氧化钨传感器的感应材料大多为致密或是多空的微粒型三氧化钨薄膜，制备的方法有溶胶凝胶法,化学气相沉积,磁控灘射等。公开号为CN101318702的中国专利公开了 “一种三氧化钨纳米片及其制备方法”，该方法采用钨酸基有机或无机层状混杂微/纳米带(管)为前驱物，除去前驱物层间的有机物后得到到钨酸纳米片后热处理得到氧化钨纳米片粉末材料。公开号为CN1935671的中国专利公开了 “一种具有纳米带阵列结构的氧化钨材料及其制备方法”，该方法采用低真空下钨基体自身发热而向外生长纳米带状氧化钨的方法在钨基体上直接制备薄膜材料的。公开号为CN1974890的中国专利公开了 “一种多孔状三氧化钨纳米材料及其制备方法和应用”，该方法采用恒电流阳极氧化金属钨基体，使其自组装形成纳米多孔状的三氧化钨纳米材料。但为原位生长纳米片状的还没有报道，相关的气敏性能研究也未见其报道。
技术实现思路
针对现有技术不足，本专利技术提供了。本专利技术的基本构思是依据较活拨的金属铁在酸液中优先腐蚀而逐渐溶解而从合金中脱出留下较不活波的金属钨和钥，然后在较高温度下，金属钨和钥与空气中的氧气发生氧化反应，通过对脱合金程度的控制、高温氧化温度及时间的控制，而得到比表面积大、纳米片状的氧化钨和氧化钥薄膜材料。一种可用于传感器的新型纳米片薄膜，其纳米片薄膜由占其质量35°/Γ 00%的纳米片状WO3和MoO3中一种或多种，以及占其质量0°/Γ65%的W或Mo中的一种或多种组成。所述纳米片薄膜中纳米片长度为100纳米飞00纳米，宽度为50纳米 300纳米，厚度为20纳米 100纳米。所述纳米片薄膜的整体厚度为I微米 50微米。一种可用于传感器的新型纳米片薄膜的制备方法，以Na2W04和Na2Mo04中的一种或多种、FeS04、(MM)2C4H4O6配置电解液,通过电沉积制备合金镀层,所述合金镀层原位生长于基体金属片上；通过脱出合金中的Fe成分后氧化纳米片状的沉积薄膜而得到产品，具体步骤如下·(I)配置电解液，其中电解液组成如下电解液中Na2WOdPNa2MoO4 的总浓度为 O. 15 O. 25mol/L，FeSO4 的浓度为 O. 02 O. 03mol/L，(NH4)2C4H4O6 的浓度为 O. 2 O. 3 mol/L ；(2)电沉积工艺将基体切割成所需形状，经砂纸打磨后依次用丙酮、酒精和去离子水分别超声清洗10 min ;然后调节电解液的PH值为3、；然后将电解液放入加热装置中，加热温度控制在40 °C 60 V ;以基体为阴极，石墨为阳极，通入O. 05 A/cnTO.4 A/cm2的直流电进行电沉积，电沉积时间控制在2 mirTl5 min ;电沉积完的镀层经水洗后晾干，即制的合金镀层；(3)脱合金工艺配制浓度为I mol/L的盐酸水溶液，在室温下将沉积好的合金镀层置于盐酸溶液中，合金镀层中的Fe成分与HCl反应而被溶解，控制脱合金的时间在3小时 24小时；脱合金完经去离子水清洗，自然晾干后得到沉积薄膜；(4)沉积薄膜氧化工艺将脱合金处理后的沉积薄膜置于管式炉中，空气气氛中于450 0C ^700 °C下烧结，烧结时间控制在30 min 240 min,即制得纳米片薄膜。所述基体为纯钨、不锈钢或纯铜金属。本专利技术的有益效果为本专利技术方法不需使用复杂的设备，亦无须使用危险性的药品与溶剂，具有工艺简单、生产成本低，纳米片WO3薄膜厚度均匀等优点。附图说明图1是实施例1经过脱合金处理的纳米片状W扫描电镜图(SEM)；图2是实施例1纳米片的氧化钨薄膜扫描电镜图(SEM)；图3是实施例1纳米片状氧化钨的X射线衍射图(XRD);图4是实施例1纳米片氧化钨在100°C下对NO2的响应曲线。具体实施例方式本专利技术提供了，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。实施例1以金属钨片为反应基体的氧化钨纳米片薄膜的制备步骤如下第一步将纯钨片切割成尺寸为15 mmX15 mm，经500#、1000#、2000#砂纸仔细打磨，依次用丙酮和去离子水分别超声清洗各10 min。第二步用分析纯的Na2W04*2H20、FeSO4·7Η20和(NH4)2C4H4O6配制含钨、铁离子的电解液，其中 Na2W04*2H20、FeSO4WH2O 和(NH4) 2C4H406 的浓度依次为 O. 25 mol/L, O. 02 mol/L和O. 25 mol/L，用硫酸调节电解液PH值至4，电解液液采用去离子水配制。第三步将配制好的电解液装入烧杯中，置于水浴锅中，阴极接经步骤一预处理的基体，阳极接石墨片。启动水浴控温装置，控制温度在60 °C下保温30 min后 ，通入直流电0.2 A/cm2进行电沉积，电沉积5 min后立即断电源，取出电极。第四步在室温下将沉积好的W-Fe合金镀层置于I mol/L的盐酸溶液中，合金中的Fe成分与HCl反应而被脱出，控制脱合金的时间为24小时；脱合金完经去离子水洗后晾干。第五步将脱合金处理后的基体置于管式炉中，于500 °C下烧结，烧结时间控制为120 min，即制得纳米片WO3薄膜。测定所获得纳米片状的氧化钨材料，其薄膜厚度为7 μ m。实施例1的金属钨纳米片阵列薄膜的扫描电镜图(如图1所示)，是采用HitachiS-4800扫描电镜，加速电压为20 kV，在基体上方拍摄的。由图1中可见，经HCl脱合金处理后的金属钨呈现无序的纳米片状阵列结构。实施例1的氧化钨纳米片阵列薄膜的扫描电镜图(如图2所示)，是采用HitachiS-4800扫描电镜，加速电压为20 kV，在基体上方拍摄的。由图2中可见，氧化钨纳米片薄膜呈现无序的阵列结构。实施例1的氧化钨纳米片薄膜的X射线衍射图(如图3所示)，是采用D_8Advanced衍射仪，在40 kV，20 mA条件下进行扫描，扫描速率为O. 02 ° /S。图4为实施例1的纳米片氧化钨薄膜在100 1的工作温度下对I ppm、2 ppm, 4ppm和8 ppm浓度的NO2气体的响应曲线。实施例2以金属铜片为反应基体的氧化钥纳米片薄膜的制备步骤如下第一步将铜片切割成15 mmX15 mm，沉积前经500#、1000#、2000#砂纸打，丙酮、去离子水超声清洗。第二步以分析纯Na2Mo04*2H20、FeSO4·7Η20和(MM)2C4H4O6配制含钥、铁离子的电解液，其中 Na2Mo04*2H20、FeS04*7H20 和(NH4) 2C4H406 的浓度分别为 O. 15 mol/L, O. 03 mol/L和0. 3 mol/L，调节电解液PH值至5本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可用于传感器的新型纳米片薄膜，其特征在于：所述纳米片薄膜由占其质量35%~100%的纳米片状WO3和MoO3中一种或多种，以及占其质量0%~65%的W或Mo中的一种或多种组成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：凌云汉，高武斌，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。