[發(fā)明專利]一種同時(shí)具有氣敏和光敏的化學(xué)傳感器

在審

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• 申請日: 2016-09-09
• 公開（公告）號: CN107807157A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金慧嬌;田漢民;花中秋;曾艷;李彥;戎小瑩;張?zhí)?/a>
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明的技術(shù)方案涉及專門適用于光強(qiáng)度以及氣體的監(jiān)測，具體說是有機(jī)無機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦與三氧化鎢混合所得的化學(xué)傳感器的制備。

背景技術(shù)

氣體的吸附對半導(dǎo)體材料載流子的濃度有著很大的修飾作用，導(dǎo)致半導(dǎo)體材料的電阻率和導(dǎo)電性發(fā)生了改變。因而，根據(jù)不同濃度與成分對特定半導(dǎo)體材料導(dǎo)電性的影響制備的氣體化學(xué)傳感器被廣泛的應(yīng)用在危險(xiǎn)氣體檢測、大氣保護(hù)、火源與煙霧檢測等各種工業(yè)和生活應(yīng)用中，已產(chǎn)生重要的經(jīng)濟(jì)與社會效益。

當(dāng)前主要的氣體化學(xué)傳感器的核心器件主要是采用以氧化鎢(分子式為WO₃)、氧化鋅(ZnO)、二氧化鈦(TiO₂)等為核心半導(dǎo)體材料。其中，WO₃是一種具有高的氧空位擴(kuò)散系數(shù)，氣致變色和高化學(xué)穩(wěn)定性的n型半導(dǎo)體材料，對H₂、NO₂、NH₃等氣體的檢測具有很好的靈敏度。

通過在WO₃基中摻雜其它物質(zhì)離子是目前改善的氣體化學(xué)傳感器性質(zhì)的重要手段。，其中主要包括碳納米管(CNT)，SiO₂，聚氧化乙烯(PEO)等材料。但這些上述材料和技術(shù)方法只是一定程度改善了半導(dǎo)體材料對H₂、NO₂、NH₃等氣體的靈敏度，并不具有對周圍環(huán)境光照條件變換的檢測能力，而很多應(yīng)用場合，氣體的成分與濃度的變化伴隨著周圍環(huán)境光照條件的變化。氣體傳感器所在環(huán)境的光照條件也是檢測的重要數(shù)據(jù)。鈣鈦礦(CH₃NH₃PbI₃)光吸收材料具有低廉的成本、簡單的制備工藝、良好的光吸收、光電轉(zhuǎn)換特性以及優(yōu)異的光生載流子輸運(yùn)特性，其電子與空穴擴(kuò)散長度可超過1um。因而采用這種新型光電轉(zhuǎn)換材料的鈣鈦礦太陽電池具有特別優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換特性，目前實(shí)驗(yàn)室樣品光電轉(zhuǎn)換效率已高達(dá)20％以上，高于商用的非晶硅太陽電池、微晶硅太陽電池。光敏傳感器在在傳感器領(lǐng)域占據(jù)著重要的地位，代表器件主要表現(xiàn)為太陽能電池，光探測器等。假設(shè)傳感器同時(shí)具有氣敏和光敏特性，將是可以同時(shí)檢測環(huán)境中光照條件、氣氛成分與濃度的變化，這為人們提供了更多的原位信息。所以傳感器同時(shí)具有氣敏和光敏特性將是氣體傳感器的一大特點(diǎn)與突破。

因此，以低成本、穩(wěn)定性、高選擇性為原則，制備出同時(shí)具有氣敏特性和光敏特性的傳感器，具有很高的實(shí)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種制備出同時(shí)具有光敏特性和氣敏特性的化學(xué)傳感器以及其制備方法。

本發(fā)明解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種通過將CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦與WO₃摻雜及后序相關(guān)技術(shù)工藝處理以實(shí)現(xiàn)同時(shí)具有光敏特性和氣敏特性的化學(xué)傳感器及其制備的方法，這種化學(xué)傳感器包括化學(xué)傳感器的敏感層、平面型鍍Au陶瓷襯底、引線以及氣敏傳感器底座。

本發(fā)明所制的化學(xué)傳感器的敏感層為CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦前驅(qū)液和WO₃納米粉末摻雜得到的薄膜層。平面陶瓷片上具有一層特殊材料的加熱層以及鍍Au的電極。

上述CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦前驅(qū)液和WO₃納米粉末摻雜得化學(xué)傳感器，所述的敏感層為CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦前驅(qū)液和WO₃納米粉末摻雜得到的薄膜層。

上述CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦前驅(qū)液和WO₃納米粉末摻雜得化學(xué)傳感器，所述的敏感層的厚度為10～300um。

CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦前驅(qū)液與WO₃納米粉末摻雜的化學(xué)傳感器的制備方法，其步驟如下：

第一步，制備CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦前驅(qū)液，可從以下兩種方法中二選一。

A.方法一

A-1.CH₃NH₃I的制備