[發明專利]一種濕度敏感薄膜的制備方法

無效

• 申請號: 201210458004.5
• 申請日: 2012-11-14
• 公開（公告）號: CN103217458A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 盧靖;黃劍鋒;曹麗云;吳建鵬;李翠艷;費杰
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00;C04B35/462;C04B35/622
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明涉及一種薄膜的制備方法，特別涉及一種濕度敏感薄膜的制備方法。

背景技術

環境濕度監測在糧食、藥品倉儲，溫室種植，環境監測，儀表電器等方面，乃至導彈、火箭貯存軍事裝備中，都起著不可或缺的作用。然而濕度測量并非易事，傳統方法通過監測某些天然物質對水汽吸附所產生的物理量變化獲得濕度，但這種測量方法準確度、穩定性和抗干擾能力均較差，并且響應慢、不能在線跟蹤濕度變化，無法滿足自動化要求。

目前濕敏傳感器主要分為電阻式和電容式兩大類，從制備工藝的角度可分為燒結體型、厚膜型、薄膜型及MOS型等。雖然燒結型傳感器的研究最多，但其體積偏大，且性能受煅燒條件、晶體結構、雜質等因素的影響。隨著人們對傳感器集成化、精巧化要求的提高，開發薄膜型濕敏傳感器迫在眉睫。溶膠-凝膠法在制備薄膜方面具有可控性強、反應溫和、成膜均勻、操作簡便等突出的優勢，是理想的制備薄膜方法之一。

濕敏材料的化學組成主要包括含氧酸復鹽陶瓷，金屬氧化物及鈦酸鹽類等。其中ABO3型復合金屬氧化物的敏感特性易于調控，不僅可以在結構和尺度上進行設計，而且還能通過控制化學組成達到改善敏感特性的目的[Neri?G，Bonavita?A，Rizzo?G，et?al.Low?temperature?sol-gel?synthesis?and?humidity?sensing?properties?of?Cr_2-xTixO₃[J].Journal?of?the?European?Ceramic?Society，2004，24：1435-1438]。日本九州大學及臺灣的多名研究者分別對ABO₃的化學組成與其濕敏效應的相關性展開大范圍研究，發現組分變化引起的晶體缺陷結構和由此產生的相關物性，對材料濕敏性影響顯著[Wang?ZY,Chen?C，Zhang?T,?et?al.Humidity?sensitive?propertiesof?K⁺-doped?nanocrystalline?LaCo_0.3Fe_0.7O₃[J].Sensors?and?Actuators?B，2007，126：678-683]。

發明內容

本發明的目的在于提供一種反應條件溫和、操作簡便，產物的成膜性好的采用溶膠-凝膠法制備濕度敏感薄膜的方法，所制備的薄膜無需在高溫條件下即可表現出優良的濕敏性，比傳統鈦酸鹽傳感器具有更廣闊的適用范圍。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

1）取分析純的六水合硝酸鈷（Co(NO₃)₂·6H₂O）和能夠完全溶解六水合硝酸鈷（Co(NO₃)₂·6H₂O）的分析純無水乙醇（C₂H₅OH），將分析純的六水合硝酸鈷（Co(NO₃)₂·6H₂O）溶解于分析純無水乙醇（C₂H₅OH）中，然后再向其中緩慢加入分析純的酞酸丁酯（Ti(OC₄H₉)₄），配制成Co²⁺：Ti⁴⁺＝1：（0.5～3）摩爾比的混合溶液，常溫下充分攪拌得到均勻的紅色透明溶液A；

2）向溶液A中緩慢滴加檸檬酸水溶液，調節溶液pH值為1.0～7.0，得到紫紅色溶膠B；

3）將溶膠B在20℃～60℃靜置10h～48h，得到凝膠C；

4）將清洗干凈的基片浸入凝膠C中靜置2s～60s，以1cm/min～10cm/min的提拉速度豎直勻速提拉鍍膜，并立即放入50℃烘箱中干燥，以鍍膜的重復次數控制薄膜的厚度；

5）干燥后的薄膜在300℃～700℃下退火處理1h～8h，隨爐冷卻得到目標產物--CoTiO₃濕度敏感薄膜。

所述的基片的清洗是將待鍍膜的基片放入體積比為1：（3～8）的丙酮、乙醇混合溶液中超聲清洗，超聲功率50W，清洗好的基片用去離子水沖洗，氮氣吹干。