[發(fā)明專利]一種基于氣體感應(yīng)變色功能的建筑玻璃

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610258165.8
• 申請日: 2016-04-21
• 公開（公告）號: CN105738305A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林業(yè)城
• 申請（專利權(quán)）人: 林業(yè)城
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/59;C03C27/10;C03C17/36;C03C17/28
• 代理公司: 北京高航知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11530
• 代理人: 吳強

1.一種基于氣體感應(yīng)變色功能的建筑玻璃，其特征在于，所述建筑玻璃外表面安裝有氣致變色氣體傳感器，所述氣致變色氣體傳感器基于WO₃氣敏材料和WO₃氣致變色材料；所述氣致變色氣體傳感器包括敏感單元、加熱單元和數(shù)據(jù)讀取單元；所述加熱單元和數(shù)據(jù)讀取單元與敏感單元的氧化鎢氣敏薄膜連接；所述加熱單元作為氧化鎢氣敏薄膜工作時的加熱源；數(shù)據(jù)讀取單元處理氧化鎢氣敏薄膜的電導(dǎo)率變化信號以顯示目標(biāo)氣體的濃度值；所述敏感單元為中空結(jié)構(gòu)的雙層結(jié)構(gòu)，形成雙層結(jié)構(gòu)的A面結(jié)構(gòu)和B面結(jié)構(gòu)相對放置，距離500μm，A面結(jié)構(gòu)和B面結(jié)構(gòu)交接的周邊采用膠體密封；所述A面包括石英玻璃基底、叉指電極層和WO₃氣敏薄膜層，WO₃氣敏薄膜層為摻雜SnO₂的WO₃薄膜，可以實現(xiàn)對NO₂氣體的檢測，所述B面包括石英玻璃基底和WO₃氣致變色層，WO₃氣致變色層為WO₃納米線薄膜摻雜ZnTPP-2-NO₂，利用氣致變色原理可以實現(xiàn)對氫氣的可視化檢測；所述B面結(jié)構(gòu)上還設(shè)置有2個用于目標(biāo)氣體透入的透氣孔；A面中，所述SnO₂的顆粒度小于60nm，所述WO₃氣敏薄膜層厚度為800nm；B面中，所述WO₃納米線長度約1μm，直徑約60nm。

2.制備權(quán)利要求1所述的一種基于氣體感應(yīng)變色功能的建筑玻璃，其特征在于，其中，所述氣致變色氣體傳感器的敏感單元的制作包括以下步驟：

S1、制備A面結(jié)構(gòu)，包括以下實施步驟：

(1)取一定尺寸(4cm×4cm)的石英玻璃基底，依次經(jīng)過丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗20min；

(2)在石英玻璃基底上旋涂一層光刻膠，厚度1μm，在叉指電極掩模版覆蓋下曝光6s，然后經(jīng)過顯影50s后用去離子水清洗，采用磁控濺射方法鍍一層300nm厚的Cr膜作為叉指電極層，然后去除光刻膠；

(3)將石英玻璃基底放入磁控濺射儀中，抽真空至5×10^-4Pa以下，通入Ar和O₂的混合氣體，調(diào)節(jié)Ar:O₂比例為5:1，工作壓強為2.4Pa，在靶材為純度99.96％的金屬W靶磁控濺射28min，靶材為純度98％的金屬錫靶磁控濺射2min，得到摻雜SnO₂的WO₃薄膜，即WO₃氣敏薄膜層；

S2、制備B面結(jié)構(gòu)，包括以下實施步驟：

(1)取相同尺寸(4cm×4cm)的石英玻璃基底，依次經(jīng)過丙酮、乙醇、去離子水、NaOH水溶液、去離子水超聲清洗，時間均為20min；

(2)取20g鎢酸鈉溶于200ml水中，加入過量的濃鹽酸得到活性鎢酸沉淀，將其過濾，再用去離子水清洗直至檢測不到氯離子，然后將活性鎢酸沉淀溶于過氧化氫中，制得溶膠，旋涂于石英玻璃基底上，350℃處理1h獲得種子層，厚度為20nm；

(3)取鎢酸鈉粉末4.12g溶于60ml去離子水，用3MHCl溶液調(diào)節(jié)其pH為2.0，然后加入2.1g(0.3M)硫酸銨作為控制劑，將石英玻璃基底平放在去離子水中，攪拌1小時后，倒入不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，在烘箱中加熱至150℃保持10h，然后取出石英玻璃基底用去離子水清洗；

(4)選用三氯甲烷為溶劑，取3.8gZnTPP-2-NO₂配制成5.0mg/ml的溶液，超聲處理20min，使溶液均勻，通過滴膠方式將所制溶液滴涂在石英玻璃基底表面，設(shè)定旋涂速度為3400rpm，旋涂時間為70s，最后將石英玻璃基底在真空干燥箱中60℃下干燥12h，得到摻雜ZnTPP-2-NO₂的WO₃納米線薄膜，即WO₃氣致變色層；

S3、組裝：將制作完成的A面、B面結(jié)構(gòu)相對放置，距離500μm，A面結(jié)構(gòu)和B面結(jié)構(gòu)交接的周邊采用膠體密封，即得所述氣致變色氣體傳感器的敏感單元。