[發(fā)明專利]用于甲烷氣體檢測的氣敏傳感器的制作方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710691055.5
• 申請(qǐng)日: 2017-08-14
• 公開（公告）號(hào): CN107449798A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 花中秋;于君霞;曾艷;邱志磊;張晨生;田學(xué)民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N25/32
• 分類號(hào): G01N25/32
• 代理公司: 天津翰林知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)12210
• 代理人: 胡安朋

本發(fā)明用于甲烷氣體檢測的氣敏傳感器的制作方法，涉及借助于測定材料的物理性質(zhì)來檢測物體，是一種利用熱電偶檢測原理制備催化式甲烷傳感器的方法，步驟是：S1：陶瓷電極襯底制備；S2：催化敏感材料制備；S1＋S2的下一步為S3：印刷催化敏感薄膜；S4：熱電偶材料的制備；S1＋S4的下一步為S5：印刷熱電偶薄膜；S3＋S5的下一步為S6：高溫活化處理；S6的下一步為S7：組裝用于甲烷氣體檢測的氣敏傳感器。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)采用橋式電路檢測原理制備的催化式甲烷傳感器所存在的參比元件電阻值匹配要求高，長時(shí)間工作于高溫下增加了器件的功耗，會(huì)導(dǎo)致器件壽命縮短的缺陷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的技術(shù)方案涉及借助于測定材料的物理性質(zhì)來檢測物體，具體地說是用于甲烷氣體檢測的氣敏傳感器的制作方法。

背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，能源結(jié)構(gòu)在不斷優(yōu)化，清潔能源技術(shù)的發(fā)展備受關(guān)注。天然氣作為一種高效清潔能源在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中所占比例不斷提升，可以預(yù)期，未來隨著我國可燃冰開采技術(shù)的日益成熟，天然氣所占能源比例會(huì)進(jìn)一步提升。雖然天然氣具有高效清潔的特點(diǎn)，但其含有的主要成分甲烷具有擴(kuò)散系數(shù)大、無色無味、易燃易爆的特點(diǎn)，給天然氣的運(yùn)輸和日常使用帶來了巨大的安全隱患。近年來由于天然氣泄漏而導(dǎo)致的重大安全生產(chǎn)事故頻繁發(fā)生，給國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)帶來了巨大的損失。因此，甲烷氣體的泄漏檢測及報(bào)警裝置是天然氣在安全運(yùn)輸、儲(chǔ)存和居民日常使用時(shí)所必須具備的。

目前，甲烷氣體檢測主要是通過光譜型氣敏傳感器件和催化式氣敏傳感器件，其中催化式氣敏傳感器件由于體積小，抗干擾能力強(qiáng)，價(jià)格低廉而應(yīng)用最為廣泛。催化燃燒式氣敏傳感器利用甲烷氣體在敏感材料上的催化燃燒釋放熱量導(dǎo)致敏感元件的溫度變化，從而引起加熱元件電阻值變化實(shí)現(xiàn)對(duì)甲烷氣體的檢測。用于催化燃燒的敏感材料是由氧化鋁粉末負(fù)載貴金屬鉑或鈀元素組成的催化劑，需要加熱至400℃時(shí)才能有效地使甲烷氣體發(fā)生催化燃燒。因此傳感器功耗較大，限制了其在分布式氣敏傳感器和便攜式氣敏傳感器中的應(yīng)用，且這類敏感材料長時(shí)間工作于高溫下使得材料快速老化，會(huì)導(dǎo)致對(duì)甲烷氣體的檢測失效，給安全生產(chǎn)帶來了隱患。另一方面，催化式傳感器工作時(shí)需要為敏感元件提供一個(gè)參比元件，為使器件正常工作要求參比元件的電阻值與敏感元件電阻值高度匹配，這一方面增加了生產(chǎn)成本，也降低了氣敏傳感器件使用時(shí)的可靠性。

CN201611102335.X公開了《用于甲烷氣體檢測的催化式氣敏傳感器的制作方法》，介紹了一種采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備用于催化式氣敏傳感器制作的片式黑白元件，該型器件仍然以橋式電路輸出為檢測原理，為了使電橋輸出平衡及甲烷氣體在黑元件表面催化燃燒，需要黑白元件同時(shí)工作在高溫下，因此存在參比元件電阻值匹配要求高，長時(shí)間工作于高溫下增加了器件的功耗，會(huì)導(dǎo)致器件壽命縮短的缺陷。

因此，目前亟待開發(fā)一種能夠有效降低催化敏感材料工作溫度的新型催化式傳感器件，以達(dá)到降低器件功耗，延長工作壽命，以滿足分布式氣敏傳感器和便攜式氣敏傳感器進(jìn)行甲烷氣體的泄漏檢測及報(bào)警的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供用于甲烷氣體檢測的氣敏傳感器的制作方法，是一種利用熱電偶檢測原理制備催化式甲烷傳感器的方法，克服了現(xiàn)有技術(shù)采用橋式電路檢測原理制備的催化式甲烷傳感器所存在的參比元件電阻值匹配要求高，長時(shí)間工作于高溫下增加了器件的功耗，會(huì)導(dǎo)致器件壽命縮短的缺陷。

本發(fā)明解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：用于甲烷氣體檢測的氣敏傳感器的制作方法，是一種利用熱電偶檢測原理制備催化式甲烷傳感器的方法，具體步驟如下：

第一步，陶瓷電極襯底的制備：