[發明專利]氧化銅納米薄膜、制備方法、電極及氣體傳感器

在審

• 申請號: 201911159600.1
• 申請日: 2019-11-22
• 公開（公告）號: CN110872704A
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 王小梅;黃祖臻;孫發哲
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: C23C18/12
• 分類號: C23C18/12;G01N27/00
• 代理公司: 北京金咨知識產權代理有限公司 11612
• 代理人: 秦景芳

本發明提供了一種氧化銅納米薄膜、制備方法、電極及氣體傳感器，該氧化銅納米薄膜包括：原位生長于絕緣基底上的海葵狀氧化銅納米結構；其中，所述海葵狀氧化銅納米結構包括多個非線性的氧化銅納米柱，各所述氧化銅納米柱包括第一端和第二端，各所述氧化銅納米柱的第一端固定于所述基底上，各所述氧化銅納米柱的第一端的周向尺寸大于其第二端的周向尺寸，且各所述氧化銅納米柱的第二端具有偏向一側的突起。通過上述方案能夠明顯提高基于氧化銅材料的氣體傳感器的性能。

技術領域

本發明涉及納米材料制備、傳感器技術領域，尤其涉及一種氧化銅納米薄膜、制備方法、電極及氣體傳感器。

背景技術

氣體傳感器可以用來檢測氣體濃度和成分，它在環境保護和安全監督方面起著極重要的作用。而氣體傳感器的器件結構對其靈敏度、響應、回收率和穩定性等性能起著至關重要的作用。

在制備氣敏器件時，一般是將制備的氣敏材料研磨后涂覆在電極上，然后在一定溫度下退火。但是，研磨和涂覆操作過程容易破壞材料本身的結構，難以得到均勻的薄膜，而且對涂覆材料的退火操作易使材料發生再次團聚而形成緊密的燒結膜，從而會導致孔隙率和比表面積降低，影響氣體分子的擴散、傳輸和吸附，氣體穿透敏感層的深度受限，材料的利用率降低，所以，難以獲得高靈敏度和快速的響應。此外，薄膜的不均勻性和易破損問題還會影響器件制備的可重復性。

發明內容

本發明提供了一種氧化銅納米薄膜、制備方法、電極及氣體傳感器，以提高基于氧化銅材料的氣體傳感器的性能。

為了達到以上目的，本發明采用以下技術方案實現：

根據本發明實施例的一個方面，提供了一種氧化銅納米薄膜，包括：原位生長于絕緣基底上的海葵狀氧化銅納米結構；其中，所述海葵狀氧化銅納米結構包括多個非線性的氧化銅納米柱，各所述氧化銅納米柱包括第一端和第二端，各所述氧化銅納米柱的第一端固定于所述基底上，各所述氧化銅納米柱的第一端的周向尺寸大于其第二端的周向尺寸，且各所述氧化銅納米柱的第二端具有偏向一側的突起。

根據本發明實施例的另一個方面，提供了一種氧化銅納米薄膜的制備方法，包括：

在第一設定溫度下，將第一銅鹽溶液添加至絕緣基底上，以在所述基底上形成用于生長氧化銅納米結構的種子層；

利用水熱法在形成有用于生長氧化銅納米結構的種子層的所述基底上生長海葵狀氧化銅納米結構。

在一些實施例中，在第一設定溫度下，將第一銅鹽溶液添加至絕緣基底上，以在所述基底上形成用于生長氧化銅納米結構的種子層，包括：在第一設定溫度下，將第一銅鹽溶液多次滴加至絕緣基底上，以在所述基底上形成用于生長氧化銅納米結構的種子層。

在一些實施例中，在第一設定溫度下，將第一銅鹽溶液添加至絕緣基底上，以在所述基底上形成用于生長氧化銅納米結構的種子層，包括：在第一設定溫度下，將第一銅鹽溶液添加至絕緣基底上；對添加所述第一銅鹽溶液后的所述基底進行退火，得到形成有用于生長氧化銅納米結構的種子層的基底。

在一些實施例中，在第一設定溫度下，將第一銅鹽溶液多次滴加至絕緣基底上，包括：在第一設定溫度下，利用微量進樣器取第一銅鹽溶液，滴一滴第一銅鹽溶液至絕緣基底上，待所述基底干燥后，再滴下一滴第一銅鹽溶液至所述基底，依次重復進行，直到滴加第一銅鹽溶液至所述基底的次數達到設定次數；其中，所述第一設定溫度的范圍為20℃～100℃，所述微量進樣器為微升量級的進樣器。

在一些實施例中，所述第一銅鹽溶液為氯化銅、乙酸銅、硝酸銅和硫酸銅中的一種或幾種溶于無水乙醇、去離子水或其二者的混合溶液后得到的溶液，第一銅鹽溶液的濃度范圍為0.001mol/L～1mol/L；所述設定次數的范圍為1次～30次。