纳米金属氧化物功能化碳纳米管材料及甲醛气体传感器制造技术

本发明专利技术揭示了一种纳米金属氧化物功能化碳纳米管材料及应用该材料制备的甲醛气体传感器，其中该材料包括碳纳米管和氧化镍，所述碳纳米管和氧化镍的质量比为1:0.1~1:30。本发明专利技术提供的纳米金属氧化物功能化碳纳米管材料通过其中碳纳米管和氧化镍的特殊配比，使其作为气敏材料应用于甲醛气体传感器中时，可以对于甲醛气体有很好的响应，并且，材料的成本相对较低，可以有利于甲醛气体传感器的产业化实施。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术揭示了一种纳米金属氧化物功能化碳纳米管材料及应用该材料制备的甲醛气体传感器，其中该材料包括碳纳米管和氧化镍，所述碳纳米管和氧化镍的质量比为1:0.1~1:30。本专利技术提供的纳米金属氧化物功能化碳纳米管材料通过其中碳纳米管和氧化镍的特殊配比，使其作为气敏材料应用于甲醛气体传感器中时，可以对于甲醛气体有很好的响应，并且，材料的成本相对较低，可以有利于甲醛气体传感器的产业化实施。【专利说明】纳米金属氧化物功能化碳纳米管材料及甲醛气体传感器
本专利技术属于电子器件制造
，具体涉及一种纳米金属氧化物功能化碳纳米管材料、以及应用该材料的甲醛气体传感器。
技术介绍
随着人们生活水平的提高及人们对家具环境装饰要求的转变，使得室内空气质量问题日益突出，家庭装修后室内的主要污染气体为甲醛及苯系物，最近由于甲醛超标造成的恶性病例更是时有报道。甲醛对人体的眼睛及呼吸道具有强烈的刺激性，常经数小时至十几小时或更长时间潜伏期后发生迟发性肺水肿、成人呼吸窘迫综合征，出现胸闷、呼吸窘迫、咳嗽等症状。因此，检测室内空气中的甲醛对保护人体健康及环境保护具有重大的意义。碳纳米管是一种独特的纳米结构，由于具有许多独特的性能，如较高的热稳定性、优良的导电性和导热性等，因此，自1991年被发现以来，立即引起了各国科学家的广泛的注意。碳纳米管具有中空结构和较大的比表面积，对气体有很强的吸附能力，吸附的气体与碳纳米管相互作用而引起宏观的电阻变化，通过测量电阻变化可以迅速的检测气体浓度，因此极其适合制备新一代的气敏传感器。而且，基于场效应晶体管结构的碳纳米管气敏传感器可以测定在不同栅压下通过碳纳米管的电流与气体浓度变化关系，具有稳定性好、灵敏度高、功耗低和响应时间短等优点，成为气敏传感器研究的热点之一。氧化镍是一种重要的宽禁带半导体材料，由于其具有独特的物理和化学性能，因此被广泛应用在催化、气体传感、电容、电池等领域。传统的甲醛检测方法大多费时较多，且仪器价格昂贵，不能实时在线检测，近几年，随着传感器技术的发展，利用氧化镍材料制备的甲醛气体传感器得到了广泛的应用，但是，为了提高对甲醛气体的检测敏感度，需要在其中添加一些贵金属(例如金)作为活性材料，从而导致了传感器制造成本的提高，不利于大规模的产业化实施。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种纳米金属氧化物功能化碳纳米管材料，其可以被应用于甲醛气体传感器的制备，且成本较低。本专利技术的目的还在于提供一种甲醛气体传感器。为实现上述专利技术目的之一，本专利技术提供一种纳米金属氧化物功能化碳纳米管材料，包括碳纳米管和氧化镍，所述碳纳米管和氧化镍的质量比为1:0.f 1:30。作为本专利技术的进一步改进，所述碳纳米管和氧化镍的质量比为1:广1:20。作为本专利技术的进一步改进，所述碳纳米管和氧化镍的质量比为1:1.7?1:18。作为本专利技术的进一步改进，所述碳纳米管表面带有对氧化镍具有吸附作用的羟基键。为实现上述另一专利技术目的，本专利技术提供一种甲醛气体传感器，包括基底以及设置在所述基底上的信号感测电极和加热电极，所述信号感测电极包括两个导电电极，所述导电电极之间通过上述
技术实现思路
所提供的纳米金属氧化物功能化碳纳米管材料连接。作为本专利技术的进一步改进，所述基底具有表面，所述加热电极设置与所述表面上，所述信号感测电极与所述加热电极彼此绝缘，所述加热电极环绕所述信号感测电极设置。作为本专利技术的进一步改进，所述加热电极包括主加热部以及与所述主加热部连接的次加热部，所述主加热部相对所述次加热更加邻近所述信号感测电极，所述主加热部的电阻大于所述次加热部的电阻。作为本专利技术的进一步改进，所述加热电极呈方波、或锯齿波、或三角波、或正弦波、或蛇形。作为本专利技术的进一步改进，所述加热电极和所述导电电极由金属或合金薄膜制得，所述金属选自Pt、Au、Ag、Cu、Al、N1、W中的一种，所述合金薄膜选自Ni/Cr、Mo/Mn、Cu/Zn、Ag/Pd、Pt/Au、Fe/Co 中的一种。作为本专利技术的进一步改进，所述信号感测电极为直线型或梳齿型。与现有技术相比，本专利技术提供的纳米金属氧化物功能化碳纳米管材料通过其中碳纳米管和氧化镍的特殊配比，使其作为气敏材料应用于甲醛气体传感器中时，可以对于甲醛气体有很好的响应，并且，材料的成本相对较低，可以有利于甲醛气体传感器的产业化实施。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术甲醛气体传感器一实施方式的结构示意图；图2是与图1具有相同加热电极布线形式，但加热电极各部分电阻均等的甲醛气体传感器的结构示意图；图3和图4分别是图1和图2所示的甲醛气体传感器中的加热电极产生热场的软件模拟图；图5至图7是本专利技术甲醛气体传感器的三个实施例的结构示意图；图8至图10分别是图5至图7所示的甲醛气体传感器中的加热电极产生热场的软件模拟图；图11是本专利技术甲醛气体传感器又一实施方式的结构示意图；图12是本专利技术甲醛气体传感器又一实施方式的结构示意图；图13是锯齿波状加热电极的形状示意图；图14是三角波状加热电极的形状示意图；图15和图16是正弦波状加热电极的形状示意图；图17至图20是分别是本专利技术甲醛气体传感器的实施例1至实施例4中，对于不同浓度甲醛气体响应的测试示意图；图21是利用氧化镍作为气敏材料制备甲醛气体传感器时，对于不同浓度甲醛气体响应的测试示意图；图22是本专利技术纳米金属氧化物功能化碳纳米管材料在电镜下的放大图。【具体实施方式】以下将结合附图所示的【具体实施方式】对本专利技术进行详细描述。但这些实施方式并不限制本专利技术，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本专利技术的保护范围内。需要说明的是，在不同的实施方式/实施例中，可能会用到相同的标号或标记，但这并不代表结构上的相同或联系，而仅仅是为了描述的方便。参图1，介绍本专利技术甲醛气体传感器100的【具体实施方式】，该甲醛气体传感器100包括基底10、信号感测电极30、以及加热电极20。基底10具有表面11，该表面11被相对确定以进行后续的电路布局，加热电极20被制作于该表面11上，信号感测电极30位于加热电极20形成的热场中，并和加热电极20彼此绝缘。本实施方式中，加热电极20大致呈方波状。这里所说的信号感测电极30位于加热电极20形成的热场中优选地具有两种布局形式。一种是，加热电极20和信号感测电极30均设置于表面11上，加热电极20和信号感测电极30彼此分离隔开以绝缘；另一种是，加热电极20和信号感测电极30之间设置绝缘介质层(图未示)以起到绝缘作用。绝缘介质层的材料可以选自氧化铝、二氧化硅、二氧化铪中的一种或几种，由于绝缘介质层的厚度相对于基底的厚度较薄，不会对加热电极20的加热效率提出过高的需求，并且，该绝缘介质层可以通过喷墨印刷的方式制得，喷墨印刷分辨率高，能精确到几微米，可以精确定位印刷设计好的图案，且工艺流程简单，操作方便，成本较低。基底10可以是选自表面氧化的硅片、玻璃片、石英片、氧化铝陶瓷片、氮化铝陶瓷片、氧化锆陶瓷片、聚酰亚胺薄膜中的一种，基底10的厚度为lOOunTlOOOum。加热电极20的材质选自金、银、钼、铜、鹤、钼金合金、银IE合金、镍铬合金、钥猛合金、氮化钛、氧化钌中的一种。信号感测电极30包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米金属氧化物功能化碳纳米管材料，其特征在于，包括碳纳米管和氧化镍，所述碳纳米管和氧化镍的质量比为1:0.1~1:30。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐红艳，张克栋，崔铮，
申请(专利权)人：苏州纳格光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32