[發明專利]二氧化碳氣體傳感器及其制備方法

無效

• 申請號: 201310728757.8
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103645216A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 謝光忠;周泳;黃俊龍;解濤;杜曉松;太惠玲;蔣亞東
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德;王睿

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，具體涉及一種二氧化碳氣體傳感器及其制備方法。

背景技術

自20世紀末人類進入信息社會以來，人們的一切活動都是以信息獲取與信息交換為中心，作為信息技術的基礎與三大支柱之一的傳感器技術也進入高速發展的新時期。

由于叉指電極對涂覆在其上的薄膜電阻、電解質變化響應極其靈敏，因此基于叉指電極的電阻型、電容型氣體傳感器如雨后春筍般涌現。現有的二氧化碳氣體傳感器一般包括襯底和襯底表面設置的叉指電極，在叉指電極表面沉積一層氧化石墨烯膜，這種現有的電阻型氣體傳感器在使用過程中存在以下問題：由于氧化石墨烯膜是直接沉積在叉指電極的表面，這就是使得氧化石墨烯膜厚度較小，而且薄膜底層的敏感材料也不能和待測氣體或蒸汽分子充分接觸，造成氣體傳感器的氣敏響應較慢，待測氣體或蒸汽分子的解吸附不充分，響應、恢復時間很長。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種氣敏響應較快的二氧化碳氣體傳感器。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：該二氧化碳氣體傳感器，包括襯底，所述襯底的上表面設置有叉指電極，所述叉指電極表面沉積有顆粒狀支撐體形成的非連續薄膜，所述非連續薄膜表面沉積有氧化石墨烯構成的二氧化碳敏感薄膜，所述二氧化碳敏感薄膜通過顆粒支撐體之間的間隙與叉指電極接觸。

進一步的是，所述顆粒狀支撐體為氧化鋅顆粒。

進一步的是，所述襯底采用二氧化硅或硅材料制作而成。

本發明還提供了一種制備上述二氧化碳氣體傳感器的方法，具體方案如下：該二氧化碳氣體傳感器的制備方法，包括以下步驟：

A、制備醋酸鋅溶膠；

B、將醋酸鋅溶膠沉積在叉指電極上，所述叉指電極固定在襯底上；

C、將沉積有醋酸鋅溶膠的叉指電極放置在高溫環境中，醋酸鋅溶膠被氧化形成氧化鋅顆粒；

D、將氧化石墨烯溶液沉積在經過步驟C處理后的叉指電極表面，并進行干燥處理。

進一步的是，在步驟A中，采用溶膠凝膠法制備醋酸鋅溶膠，具體如下：將適量的二水合乙酸鋅溶于定量的無水乙醇中，然后加入定量的乙醇胺作為穩定劑并攪拌一段時間得到前驅液，然后加入冰醋酸和氨水形成醋酸鋅溶膠。

進一步的是，在步驟B中，將醋酸鋅溶膠通過氣噴成膜的工藝沉積在叉指電極上。

進一步的是，在步驟C中，將沉積有醋酸鋅溶膠的叉指電極放置在溫度為300℃的環境中，醋酸鋅溶膠被氧化形成氧化鋅顆粒。

進一步的是，在步驟D中，將氧化石墨烯溶液通過氣噴成膜的工藝沉積在經過步驟C處理后的叉指電極表面。

進一步的是，在步驟D中，所述干燥處理采用真空干燥的方式，并且所述真空干燥的時間為兩天。

本發明的有益效果：通過在叉指電極表面沉積由顆粒狀支撐體形成的非連續薄膜，所述非連續薄膜表面沉積有氧化石墨烯構成的二氧化碳敏感薄膜，所述二氧化碳敏感薄膜通過顆粒支撐體之間的間隙與叉指電極接觸，利用顆粒狀支撐體將二氧化碳敏感薄膜撐起，使得二氧化碳氣體分子能夠在三維方向上和氧化石墨烯材料接觸，使氧化石墨烯材料和二氧化碳氣體分子接觸更充分，有效地提高了二氧化碳氣體傳感器對二氧化碳氣體分子的響應，氣敏響應較快，而且有利于二氧化碳氣體的解吸附，同時改善了二氧化碳氣體傳感器的性能受限于敏感薄膜厚度的情況，另外，該二氧化碳氣體傳感器是在室溫下進行測試的，不需要在特定的溫度下進行，便于進行相關的實驗操作。

附圖說明

圖1是現有的二氧化碳氣體傳感器的結構示意圖；

圖2是本發明所述的二氧化碳氣體傳感器的結構示意圖；

圖3是本發明所述的二氧化碳氣體傳感器和現有的二氧化碳氣體傳感器對不同濃度的CO2氣體氣敏響應的柱狀對比圖；

圖中標記說明：襯底1、叉指電極2、二氧化碳敏感薄膜3、非連續薄膜4。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步的說明。