[發(fā)明專利]一種修飾氧化錫的傳感器及其制備方法和在氮氧化物氣敏檢測中的應(yīng)用有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201911358228.7 | 申請日： | 2019-12-25 |
| 公開（公告）號： | CN111024777B | 公開（公告）日： | 2022-07-12 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 奚亞男;胡淑錦 | 申請（專利權(quán)）人： | 廣州鈺芯傳感科技有限公司 |
| 主分類號： | G01N27/12 | 分類號： | G01N27/12;H05B3/12 |
| 代理公司： | 廣州幫專高智知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 44674 | 代理人： | 胡洋 |
| 地址： | 510000 廣東省廣州*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 修飾 氧化 傳感器 及其 制備 方法 氧化物 檢測 中的 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明提供了一種修飾SnO2的傳感器及其制備方法和在氮氧化物氣敏檢測中的應(yīng)用。本發(fā)明在3D結(jié)構(gòu)的RGO水凝膠上修飾SnO2，使用水熱合成法制備SnO2/RGOH氣敏傳感器，并在基板另一側(cè)制備微型加熱器用以調(diào)節(jié)檢測溫度和濕度，將其應(yīng)用于NO2氣體檢測。傳感器具有低檢出限、高靈敏度、優(yōu)秀的選擇性與抗干擾性，傳感器靈敏度為4.3ppm?1，檢出限為2.8ppb。傳感器可使用柔性基底，使其在高度彎折的情況下保持高靈敏度與高可靠性。并可在常溫條件下實(shí)現(xiàn)對NO2的高靈敏與高選擇性檢測。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于氣體傳感器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種修飾SnO2的傳感器及其制備方法和在氮氧化物氣敏檢測中的應(yīng)用。
背景技術(shù)
隨著工業(yè)和農(nóng)業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，空氣污染已經(jīng)成為一個(gè)全球性的，迫切需要解決的問題。有害氣體的檢測對于環(huán)境保護(hù)和個(gè)人保健十分重要。二氧化氮(NO2)是多種燃燒產(chǎn)生的典型空氣污染物，會(huì)引起酸雨，臭氧和光化學(xué)煙霧等污染現(xiàn)象。此外，濃度低至幾百ppb的二氧化氮?dú)怏w仍對人體健康有害。美國環(huán)境保護(hù)署(EPA)建議將NO2的年度標(biāo)準(zhǔn)降至53ppb。因此，有必要開發(fā)靈敏度高、檢出限低、且抗干擾能力強(qiáng)的NO2傳感器。
根據(jù)不同的工作原理，目前市面上現(xiàn)有的NO2傳感技術(shù)分為電化學(xué)，光學(xué)和化學(xué)電阻器方法。在這些解決方案中，基于金屬氧化物半導(dǎo)體的化學(xué)電阻器因具有低成本，穩(wěn)定性和靈敏性高的優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)中被廣泛使用。
二氧化錫(SnO2)是一種典型的n型金屬氧化物半導(dǎo)體，具有高響應(yīng)性，出色的穩(wěn)定性，低成本和無毒性等優(yōu)點(diǎn)，一般被用于氣體檢測用材料。SnO2上的大量缺陷位點(diǎn)可用作增強(qiáng)氣體吸附的活性位點(diǎn)，改善氣體感應(yīng)性能。但是，SnO2要求高工作溫度(超過200℃)以實(shí)現(xiàn)高靈敏度，這不僅帶來熱安全問題，而且導(dǎo)致高功耗，且會(huì)導(dǎo)致傳感器靈敏度降低，這些因素限制了SnO2的實(shí)際應(yīng)用。
石墨烯在室溫下具有高載流子密度和超高載流子遷移率，因此被用作氣體傳感的高性能材料。二維的石墨烯片材可以自組裝為三維結(jié)構(gòu)的還原氧化石墨烯(RGO)，將其進(jìn)一步制備成石墨烯水凝膠(RGOH)具有高孔隙率，高導(dǎo)電性，出色的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性，可廣泛應(yīng)用于化學(xué)傳感、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)學(xué)檢測等領(lǐng)域。
對于NO2氣敏檢測而言，單獨(dú)使用SnO2或RGO都無法達(dá)成靈敏度高、檢出限低的目的，因此本發(fā)明結(jié)合兩者的性能優(yōu)勢，制備可在室溫下使用的靈敏度高、檢出限低、且可控制檢測溫度、濕度的NO2氣敏傳感器。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種修飾二氧化錫(SnO2)的3D石墨烯水凝膠(RGOH)傳感器的制備方法，并將其應(yīng)用于NO2氣敏檢測。
本發(fā)明制備的SnO2/RGOH氣體傳感器包括基板、化學(xué)電阻器和微型加熱器，其中所述化學(xué)電阻器和微型加熱器分別位于所述基板的兩側(cè)。
所述化學(xué)電阻器包括基底和電極層，其中所述基底為Si/SiO2晶片或LCP薄膜，所述電極層修飾了3D SnO2/RGOH結(jié)構(gòu)層。本發(fā)明的另一目的是提供一種修飾SnO2的RGOH傳感器的制備方法。
具體包括以下步驟：
S1、3D SnO2/RGOH的制備：將石墨烯分散在去離子水中得到石墨烯水溶液，取一定量石墨烯水溶液并向其中添加SnCl2·2H2O，將混合物超聲處理10分鐘，密封在高壓釜中加熱得到3D SnO2/RGOH；
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