[發明專利]Pd?SnO2氧化物半導體一氧化碳傳感器有效
| 申請號： | 201510260703.2 | 申請日： | 2015-05-20 |
| 公開（公告）號： | CN104880490B | 公開（公告）日： | 2017-11-03 |
| 發明（設計）人： | 王慶吉;魏慶麗;韓思雨 | 申請（專利權）人： | 吉林大學 |
| 主分類號： | G01N27/04 | 分類號： | G01N27/04 |
| 代理公司： | 長春市四環專利事務所(普通合伙)22103 | 代理人： | 郭耀輝 |
| 地址： | 130012 吉*** | 國省代碼： | 吉林;22 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | pd sno sub 氧化物 半導體 一氧化碳 傳感器 制備 應用 | ||
技術領域
本發明屬于氣體傳感器技術領域，具體涉及一種利用微波輔助水熱方法制備的Pd-SnO2氧化物半導體一氧化碳傳感器、制備方法及其在檢測礦井和大氣環境中一氧化碳濃度方面的應用。
背景技術
一氧化碳(CO)是一種無色、無味和無臭的氣體，是大氣中含碳量第三的成分, 僅次于CO2和CH4，是全球碳循環研究中一種重要的氣體。在排放源分布不均的情形下，導致全球大氣CO濃度呈明顯的時空分布差異,也常被作為溫室氣體源匯研究中重要的示蹤物。1949年，通過對太陽光譜的研究發現了大氣中的CO，利用分光計方法實現了對大氣中CO濃度的首次測量；此后，相關研究機構陸續開展了很多CO濃度觀測研究。CO雖然不是溫室氣體，但是它能通過與OH自由基發生光化學反應影響大氣的氧化能力，從而影響大氣CO2和CH4的濃度。因此，CO 是一種間接的溫室氣體。間接影響著大氣在大氣中的濃度的分布和變化，進而對全球氣候產生重大影響。CO對大氣中微量氣體成分變化影響較大，只有更好地了解了CO的源匯分布特征，才能更準確地估算其它相關微量氣體的時空變化，因此大氣CO濃度的觀測研究工作非常必要。
20世紀60年代后期，各國科學家開始對流層大氣CO的源匯研究。Robins 等(1968)和Seiler等(1974)第一次做了全球CO分布的分析。研究證實CO 濃度在兩個半球都隨季節變化。大氣CO濃度資料再分析及源匯研究具有非常重要的作用。大氣中CO的源主要包括化石燃料燃燒和生物質燃燒以及CH4和 NMHC的氧化導致全球大氣CO濃度呈明顯的時空分布差異。目前測量本底大氣 CO濃度的方法也有很多，大氣CO主要有采樣和在線兩種觀測方式。
目前，國內外對低濃度一氧化碳氣敏傳感器的研究工作都處于起步程度，針對低濃度一氧化碳氣體的專門傳感器還沒有形成有效的產業化。限制此類傳感器實用化的一個主要因素就是傳感器的檢測下限較高和靈敏度較低。為了使傳感器能夠具有低檢測下限和高靈敏度，可以使用高性能的敏感材料來實現。
發明內容
本發明的目的是提供一種利用微波輔助水熱方法制備的Pd-SnO2氧化物半導體一氧化碳傳感器、制備方法及其在檢測礦井和大氣環境中一氧化碳濃度方面的應用。本發明通過對半導體材料進行摻雜，可以降低傳感器的檢測下限，增加傳感器的靈敏度，促進此種傳感器在礦井和大氣環境中一氧化碳濃度檢測的實用化。
本發明所得到的傳感器除了具有高靈敏度、低檢測下限外，并具有良好的選擇性和重復性。該傳感器的檢測下限為20ppm，因此可用于礦井和大氣環境中一氧化碳含量的檢測，進而判斷礦井和大氣環境中的安全。
如圖1所示，本發明所述Pd-SnO2氧化物半導體一氧化碳傳感器，由市售的外表面自帶有2個環形金電極(5)的Al2O3絕緣陶瓷管(1)、涂覆在環形金電極 (5)和Al2O3絕緣陶瓷管(1)外表面的半導體敏感材料(2)、穿過Al2O3絕緣陶瓷管(1)鎳鎘合金加熱線圈(3)組成；每個環形金電極(5)上同時帶有2 條鉑線(4)，通過測量鉑線間的電阻可以獲得兩個金環形電極間的電阻，根據靈敏度S的定義公式即S＝Ra/Rg，經過計算可得到傳感器的靈敏度。其特征在于：利用Pd-SnO2氧化物半導體作為敏感材料，一方面摻入Pd改變了SnO2納米片花的催化能力，會提供更多的反應活性位點，這兩方面都會大幅提高氣體與敏感材料的反應效率，進而提高傳感器的靈敏度。另一方面Pd和SnO2顆粒間會形成大量的異質結，這些異質結的出現會提供更多的反應活性位點，這兩方面都會大幅提高氣體與敏感材料的反應效率，進而提高傳感器的靈敏度。此外，管式結構的傳感器和氧化物半導體的制作工藝簡單，利于工業上批量生產。
本發明所述的Pd-SnO2氧化物半導體一氧化碳傳感器的具體制作過程為：
(1)首先將0.025g PdCl2和一定量的乙二胺配置2ml水溶液。
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