[發明專利]一種基于二硫化鉬的二氧化氮氣體傳感器及制備方法

在審

• 申請號: 202010367471.1
• 申請日: 2020-04-30
• 公開（公告）號: CN111398368A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 梁婷;李江存;顧進;閻瑞;王陽陽;陳靜飛;王懷璋
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍防化學院
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 北京沁優知識產權代理有限公司 11684
• 代理人: 郭峰

本發明涉及傳感器技術領域，公開了一種基于二硫化鉬的二氧化氮氣體傳感器，包括盒體和封裝于所述盒體內的傳感器元件，所述傳感器元件包括從下至上依次排列鋪設的基底、阻擋層、以及金叉指電極與二維過渡金屬硫化物層形成的叉指電極結構；所述盒體包括上盒體和下盒體，所述上盒體和下盒體通過拆卸連接組件進行連接。本發明結構設置緊湊，方便安裝拆卸，同時檢測精度高，響應時間快，誤差小。

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，尤其涉及一種基于二硫化鉬的二氧化氮氣 體傳感器及制備方法。

背景技術

隨著現代工業的迅速發展，大量的有毒有害氣體被排放，環境空氣質量 問題已經成為人們廣泛的關注點。二氧化氮是一種影響空氣質量的重要污染 物，主要來源于車輛尾氣排放和工業廢氣。高濃度的二氧化氮會引起多種環 境問題，它是造成PM2.5大氣污染的原因之一，是形成光化學煙霧的主要因 素，同時也是酸雨的來源之一。當濃度超過200μg/m3(約等于0.1ppm)時，二 氧化氮會刺激呼吸器官，引起毒性作用，造成支氣管類型疾病的發作，嚴重 危害人體健康。因此，研制具有高選擇性、高靈敏度和低檢出限的二氧化氮 氣體傳感器以實現對環境中二氧化氮氣體的高效檢測具有十分重要的意義。

傳統的半導體氣體傳感器多采用ZnO、SnO₂等簡單金屬氧化物為敏感材 料，這些材料雖然在氣體傳感器領域中已經獲得了比較廣泛的應用，但仍存 在一定的不足，如選擇性較差、工作溫度高等。在探測易燃易爆氣體時，較 高的工作溫度極易成為一個重大的安全隱患，可能造成目標氣體燃燒乃至爆 炸的重大后果，從而限制了這類半導體氣體傳感器的發展。以MoS₂為代表的 過渡金屬硫族化合物(TMDs)二維材料因其獨特的層狀結構及對氣體分子表現 出良好的吸附特性，使其在室溫氣體傳感器領域展現出巨大的應用前景。

近年來，Yue等人系統地研究了不同氣體分子吸附對單層MoS₂電學特性 的影響。結果顯示H₂,O₂,NO,NO₂充當電荷受體，導致P型摻雜；NH₃充當電 荷給體，產生n型摻雜.這些重要的發現為MoS₂在氣敏傳感器方而的應用提 供了堅實的理論基礎。據此，Late等人應用雙層和多層MoS₂晶體管進行氣體 檢測，檢測結果發現采用多層MoS₂的晶體管能較好地實現對NO₂,NH₃的高 靈敏度檢測，并且對NH₃的響應效果正好與NO₂相反。為此，亟待提供一種 檢測精度高，響應時間快，誤差較小的用于二氧化氮檢測的氣體傳感器；另 外現有氣體傳感器的結構安裝麻煩，不便拆卸。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種基于二硫化鉬的二氧化氮氣體傳 感器及制備方法，該氣體傳感器的結構設置緊湊，方便安裝拆卸，同時檢測 精度高，響應時間快，誤差小。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于二硫化鉬的二氧化氮氣體傳感器，包括盒體和封裝于所述盒體 內的傳感器元件，所述傳感器元件包括從下至上依次排列鋪設的基底、阻擋 層、以及金叉指電極與二維過渡金屬硫化物層形成的叉指電極結構。

所述盒體包括上盒體和下盒體，所述上盒體和下盒體通過拆卸連接組件 進行連接。

作為優選，所述基底的材料為硅。

作為優選，所述阻擋層的材料為二氧化硅。

作為優選，所述叉指電極結構設置為兩種形式，即金叉指電極位于二維 過渡金屬硫化物層的上方，或金叉指電極位于二維過渡金屬硫化物層的下方。

作為優選，所述二維過渡金屬硫化物層的材料為二硫化鉬。

進一步地，所述上盒體的頂部開設有光源口，且所述盒體的四周開設有 通氣孔。