[發(fā)明專利]二氧化錫基氣敏元件的制備方法及一氧化碳?xì)怏w傳感器系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711241266.5
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108120747B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫旭輝;吳慶樂;徐瑞;張書敏;張永超;蔡曉娟;張平平;顧元斌
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇智聞智能傳感科技有限公司
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 北京智匯東方知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11391
• 代理人: 康正德;薛峰

本發(fā)明提供了二氧化錫基氣敏元件的制備方法及一氧化碳?xì)怏w傳感器系統(tǒng)。該制備方法包括依次進(jìn)行的如下步驟：將錫的鹽溶液在一預(yù)設(shè)溫度下攪拌均勻；在攪拌的過程中以預(yù)設(shè)速率加入弱堿，直至將溶液的pH值調(diào)節(jié)至酸性，繼續(xù)攪拌直至呈凝膠狀態(tài)；對凝膠進(jìn)行干燥、研磨并燒結(jié)，以獲得二氧化錫粉體；向所述二氧化錫粉體中加入金屬鹽和可揮發(fā)醇類溶劑，并進(jìn)行球磨，以獲取金屬摻雜二氧化錫基氣敏漿料；將所述金屬摻雜二氧化錫基氣敏漿料施加在一傳感器基片上的電極區(qū)域，并進(jìn)行燒結(jié)，以獲得二氧化錫基氣敏元件。本發(fā)明通過改變二氧化錫基氣敏元件的制備工藝，從根本上解決了SnO₂基氣敏元件工作溫度高的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣體傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及二氧化錫基氣敏元件的制備方法及一氧化碳?xì)怏w傳感器系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，用于檢測一氧化碳?xì)怏w傳感器多為電化學(xué)或者半導(dǎo)體傳感器。但是，電化學(xué)傳感器普遍存在體積過大的問題，而且可能因長時間連續(xù)曝露而導(dǎo)致中毒和永久性的損壞，因此，其壽命不長。半導(dǎo)體傳感器中技術(shù)比較成熟和使用最多的一般都為金屬氧化物的半導(dǎo)體氣體傳感器，其存在靈敏度高，壽命長，可承受高濃度的硫化氫曝露，且它能迅速恢復(fù)并對其功能無損害的優(yōu)點(diǎn)。但是，金屬氧化物的半導(dǎo)體氣體傳感器會存在功耗過高的缺點(diǎn)。一般來說，金屬氧化物的工作溫度都需要到400度左右，因此，該金屬氧化物的半導(dǎo)體氣體傳感器均需要加熱，功耗都是非常大的，并且該種類型傳感器的體積一般都會比較大，這就阻礙了其在智能穿戴，便攜式移動監(jiān)測設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用。

由于微加熱板具有微型化、可陣列化、低功耗、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，通常將微加熱板作為金屬氧化物的半導(dǎo)體氣體傳感器的基底。然而，微加熱板在400℃的工作溫度下的壽命較短且穩(wěn)定性較差。此外，這種半導(dǎo)體氣體傳感器的選擇性很差，很多傳感器對多種常見的氣體都有很好的敏感性，所以其抗干擾能力很差。比如家用的一氧化碳燃?xì)鈭缶魍瑫r也會對乙醇有很好的靈敏度，但是乙醇不屬于有害氣體，這就造成了在實(shí)際使用過程中添加料酒等含酒精的調(diào)料時會出現(xiàn)誤報，給很多用戶造成了不必要的麻煩。

發(fā)明內(nèi)容

若要提高微熱板的使用壽命可以考慮通過降低其工作溫度，但是低溫下傳感器的性能很差甚至不能工作，這是目前半導(dǎo)體氣體傳感器領(lǐng)域的一個技術(shù)難點(diǎn)，本發(fā)明的一個目的就是要解決上述技術(shù)難點(diǎn)。

本發(fā)明的一個進(jìn)一步的目的是要解決現(xiàn)有技術(shù)中一氧化碳?xì)怏w傳感器抗乙醇干擾能力差的技術(shù)問題。

本發(fā)明的另一個進(jìn)一步的目的是要解決現(xiàn)有技術(shù)中抗乙醇干擾的一氧化碳?xì)怏w傳感器的體積較大的技術(shù)問題。

本發(fā)明提供了二氧化錫基氣敏元件的制備方法，包括依次進(jìn)行的如下步驟：

將錫的鹽溶液在一預(yù)設(shè)溫度下攪拌均勻；

在攪拌的過程中以預(yù)設(shè)速率加入弱堿，直至將溶液的pH值調(diào)節(jié)至3-4，繼續(xù)攪拌直至呈凝膠狀態(tài)；

對凝膠進(jìn)行干燥、研磨并燒結(jié)，以獲得二氧化錫粉體；

向所述二氧化錫粉體中加入金屬鹽和可揮發(fā)醇類溶劑，并進(jìn)行球磨，以獲取金屬摻雜二氧化錫基氣敏漿料；

將所述金屬摻雜二氧化錫基氣敏漿料施加在一傳感器基片上的電極區(qū)域，并在450-650℃下燒結(jié)1-3h，以獲得二氧化錫基氣敏元件。

可選地，所述二氧化錫粉體和所述金屬鹽的質(zhì)量比為1:0.1-1。

可選地，所述金屬摻雜二氧化錫基氣敏漿料的材料為Pt、Pd、Sb₂O₃或MgO摻雜二氧化錫基氣敏材料；

可選地，所述預(yù)設(shè)速率為1-3ml/min，所述預(yù)設(shè)溫度為0-10℃。

可選地，所述可揮發(fā)醇類溶劑為乙醇、丙醇或異丙醇。

特別地，本發(fā)明提供了一氧化碳?xì)怏w傳感器系統(tǒng)，包括：