基於納米材料的發光氣敏傳感器及納米材料的成膜工藝的製作方法
2023-09-21 12:53:35 2
專利名稱：基於納米材料的發光氣敏傳感器及納米材料的成膜工藝的製作方法
技術領域：
一種基於納米材料的發光氣敏傳感器及納米材料成膜工藝，屬於發光氣敏傳感器技術領域。
本發明的特徵在於，它含有加熱器，與上述加熱器相連的陶瓷基底，塗在陶瓷基底另一側面上的納米材料膜以及套裝在由加熱器，陶瓷基底和納米材料膜構成的發光氣敏傳感元件外且帶有進樣和出樣用口的石英封裝件。
本發明的基於納米材料的發光氣敏傳感器的納米材料成膜工藝的特徵還在於，它依次含有以下步驟1、把納米材料(1～100)nm與水按質量比1∶100～100∶1混合成膠狀液；2、用(0.1～100)mm/min的速度提拉浸於膠狀液中的陶瓷加熱器；3、乾燥後放於馬弗爐中按(100～800)℃溫度燒結。膜厚在100nm～2mm。
其中步驟(1)中的水可以用該納米材料的前驅體代替，其中的乾燥溫度為等於100℃或在100℃以下。
使用證明它達到預期目的。
圖1本發明所述傳感器的結構圖。
實施例2把納米材料SrCO3燒結在陶瓷加熱器的表面，其工藝步驟為把SrCO3與水按1∶20比例混合成膠，提拉法鍍膜5次，在100℃下乾燥30分鐘，在550℃下燒結2小時，所得膜厚為0.5mm。工作溫度(100～500)℃範圍內，載氣氣體N2∶O2混合氣(配比1∶99～99∶1)，流速在(50～500)mL/min內，檢測波長的範圍為(400～700)nm。取定量的氣體，如10mL乙醇(丁烷或芳烴類化合物也可)按實施例1的方式進行，其光信號隨氣體濃度呈線性變化，對乙醇氣體而言，其線性範圍為(6～3750)ppm。
實施例3把納米材料CrO3燒結在陶瓷加熱器的表面，其工藝步驟同實施例2。在工作溫度(100～600)℃範圍內，載氣氣體與流速與實施例2相同，檢測波長的範圍為(400～700)nm，取10mL NH3氣體，如實施例1的方式檢測，光信號隨氣體濃度呈線性變化，對NH3氣體，其線性範圍為(10～7500)ppm。
實施例4把摻雜Eu3+/2+的納米材料SrCO3(摻雜比為含Eu 0％～10％質量比)按實施例2的工藝步驟燒結在陶瓷加熱器表面，所得膜厚為0.5mm。在工作溫度為(50～500)℃，載氣氣體和流速與實施例2相同的條件下其檢測波長的範圍為(400～700)nm。取10mL乙醇按實施例1的方式檢測，其光信號隨氣體濃度呈線性變化，對於乙醇氣體，其線性範圍為(1～2000)ppm。
實施例5把摻雜Pt的納米材料Cr2O3∶LaCoO3∶Pt(摻雜比為70∶25∶5質量比)燒結在陶瓷加熱器表面，其工藝步驟與實施例2同，所得膜厚為0.5mm。在工作溫度、載氣氣體、流速與實施例3相同的條件下，檢測波長的範圍為(400～700)nm。取10mL NH3氣體，按實施例1的方式檢測，其光信號隨氣體濃度呈線性變化，對於NH3氣體而言，其線性範圍為(1～5000)ppm。
使用證明本發明所述的傳感器對有機化合物和氨氣有很好的響應，可用本發明的化學光傳感器檢測。
權利要求
1.基於納米材料的發光氣敏傳感器，其特徵在於它含有加熱器，與上述加熱器相連的陶瓷基底，塗在陶瓷基底另一側面上的納米材料膜以及套裝在由加熱器，陶瓷基底和納米材料膜構成的發光氣敏傳感元件外且帶有進樣和出樣用口的石英封裝件。
2.根據權利要求1的基於納米材料的發光氣敏傳感器其特徵在於所述的納米材料是TiO2、Cr2O3或SrCO3中的任何一種。
3.根據權利要求1的基於納米材料的發光氣敏傳感器其特徵在於所述的納米材料是SrCO3∶Eu3+/2+或Cr2O3∶LaCoO3∶Pt中的任何一種。
4.根據權利要求1的基於納米材料的發光氣敏傳感器其特徵在於所述的陶瓷基底是二氧化矽陶瓷基底。
5.基於納米材料的發光氣敏傳感器的納米材料成膜工藝，其特徵在於它依次含有以下步驟(1)把納米材料(1～100)nm與水按質量比1∶100～100∶1混合成膠狀液；(2)用(0.1～100)mm/min的速度提拉浸於膠狀液中的陶瓷加熱器；(3)乾燥後放於馬弗爐中按(100～800)℃溫度燒結即可，膜厚控制在100nm～2mm之間。
6.根據權利要求5的基於納米材料的發光氣敏傳感器的納米材料成膜工藝，其特徵在於所述的步驟(1)中的水可用該納米材料的前驅體代替。
7.根據權利要求5的基於納米材料的發光氣敏傳感器的納米材料成膜工藝，其特徵在於所述的步驟(1)中的乾燥溫度為等於或小於100℃。
全文摘要
基於納米材料的發光氣敏傳感器及納米材料的成膜工藝，屬於發光氣敏傳感器領域，其特徵在於，傳感器含有加熱器、與加熱器相連的陶瓷基底，塗在陶瓷基底另一側面上的納米材料膜以及套裝在由加熱器、陶瓷基底和納米材料膜構成的傳感器外且帶有進、出樣口的石英封裝件。納米材料的成膜工藝採用提拉法在把納米材料與其前驅體或水按質量比1∶100～100∶1混合成膠後，按(0.1～100)mm/min速度提拉浸於膠狀物中的陶瓷加熱器，乾燥後在馬弗爐中按(100～800)℃溫度燒結，膜厚控制在100nm～2mm之間。納米材料可用TiO
文檔編號G01N21/76GK1435685SQ0210361
公開日2003年8月13日 申請日期2002年1月29日 優先權日2002年1月29日
發明者張新榮, 朱永法, 施進軍 申請人:清華大學