[發(fā)明專利]一種氧化銦基MEMS丙酮氣體傳感器及其制備方法

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• 申請日: 2022-12-22
• 公開（公告）號: CN116381212A
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設計）人: 榮錢;楊正;劉小龍;童顏;馬宏
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G01N33/497
• 分類號: G01N33/497;B81B7/00;B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 北京子焱知識產權代理事務所(普通合伙) 11932
• 代理人: 湯玉輝

1.一種氧化銦基MEMS丙酮氣體傳感器，包括封裝底座(1)，其特征在于，所述封裝底座(1)的上端固定連接有保護殼(2)，所述封裝底座(1)的內側開設有安裝槽，所述安裝槽的內側安裝有敏感芯片(4)，所述安裝槽的上端安裝有防水透氣膜(3)，所述保護殼(2)的上端開設有透氣孔(5)。

2.一種氧化銦基MEMS丙酮氣體傳感器的制備方法，用于制作權利要求1所述的一種氧化銦基MEMS丙酮氣體傳感器，包括以下步驟：

敏感材料制備(S1)：通過鉑金雙金屬摻雜合成穩(wěn)定的氧化銦納米材料；

敏感芯片制備(S2)：將敏感材料制備成漿料并加載到MEMS微加熱芯片上形成敏感核心；

傳感器制備(S3)：制備抗干擾過濾層，并對芯片進行封裝形成氣體傳感器；

所述敏感材料制備(S1)制備的步驟包括：混合溶液制備、水熱、超聲溶解、PH值調節(jié)、還原反應、離心清洗、退火。

3.根據權利要求2所述的一種氧化銦基MEMS丙酮氣體傳感器的制備方法，其特征在于，所述混合溶液制備的方法為用天平稱2mmol的四水氯化銦、0.4g的硫酸鈉和2mmol的檸檬酸一起放在一個50ml燒杯中再放入三十毫升的去離子水，然后稱取4mml碳酸氫銨加入溶液中，用攪拌器激烈混勻半個小時，所述水熱的方法為將混勻介質移動至50ml的聚四氟乙烯反應釜內，水熱140℃八個小時，所述超聲溶解的步驟為：首先取0.2g的氧化銦納米球溶解在50ml超純水中，超聲十分鐘，然后稱取0.0516g的四水合氯金酸和0.0384g的硝酸鈀固體溶解超聲在10ml超純水中，超聲十幾分鐘使氯酸金和硝酸鈀能夠均勻分布溶液中，從超聲溶解后的溶液中取出1ml溶液緩慢滴入含有氧化銦的溶液，攪拌一個小時。

4.根據權利要求3所述的一種氧化銦基MEMS丙酮氣體傳感器的制備方法，其特征在于：所述PH值調節(jié)的方法為：用氨水調節(jié)混合溶液pH值到10左右，再攪拌半個小時以上，所述還原反應的步驟為：首先稱取0.3783g的硼氫化鈉溶解到20ml超純水中配成硼氫化鈉溶液，然后用膠頭滴管吸取2ml其溶液緩慢滴加到正在攪拌的混合溶液中，滴完后應繼續(xù)攪拌半小時以上使氯酸金充分還原反應，所述離心清洗的方法為：將水熱后的溶液自然冷卻至適當溫度后，將真空反應釜的溶劑和沉積物遷移到燒杯中，然后加入一定量無水乙醇會觀察到溶液變的乳白色渾濁，靜置后用無水乙醇離心清洗三次，所述退火的方法為：將離心清洗后的溶液放置烘箱中70℃十二小時烘干，烘干的固體經過研磨后置于馬弗爐中500℃退火兩個小時。

5.根據權利要求2所述的一種氧化銦基MEMS丙酮氣體傳感器的制備方法，其特征在于：所述敏感芯片制備(S2)的制備步驟為：將烘干后的納米材料需要經行研磨配置成一定濃度的漿料，稱取研磨后的粉末0.2g加入到瑪瑙球磨罐中，加入吐溫20-0.5mL：乙醇5mL混合溶劑球磨1h，球磨后，利用吸管取出混合漿料到燒杯中，真空干燥箱中60℃下烘干揮發(fā)性溶劑，保留的非揮發(fā)性溶劑和納米材料形成混合漿料，將混合漿料均勻的涂布于MEMS基微加熱器中央的加熱區(qū)域，然后將涂布了敏感材料的微加熱器進行500℃的退火處理，退火時間為2h，升溫速度為1℃/min，自然冷卻。

6.根據權利要求2所述的一種氧化銦基MEMS丙酮氣體傳感器的制備方法，其特征在于：所述傳感器制備(S3)的步驟為：封裝采用過濾層結構，所述防水透氣膜(3)經過高錳酸鉀溶液處理，具體處理步驟為：將防水透氣膜浸泡在1mol/L的高錳酸鉀水溶液中，1min后取出并置于70℃下烘干，所述防水透氣膜(3)通過鏤空的雙面膠貼附于保護殼(2)的下方，所述封裝底座(1)的內側設置有微加熱器，所述微加熱器退火后經過固晶固定在傳感器底座上，所述封裝底座(1)、保護殼(2)經過金線綁定封裝敏感芯片(4)形成傳感器。