專利名稱：一種基于新型SnO₂納米材料的氣體傳感器及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體傳感器及其制備方法，特別地，涉及一種基于表面帶瘤節(jié)點(diǎn) SnO2納米棒單晶薄膜材料的氣體傳感器及其制備方法。
背景技術(shù)：
氣體傳感器通常用來檢測氣體中的特定成分，用來對有毒、有害氣體進(jìn)行檢測，對易燃易爆氣體進(jìn)行安全警報(bào)，對要了解的氣體進(jìn)行檢測、分析和研究等。目前工業(yè)化生產(chǎn)使用的氣體傳感器主要有兩種類型，一種是基于電化學(xué)原理的氣體傳感器；另一種是以半導(dǎo)體氧化物材料作為傳感導(dǎo)電體的氣體傳感器。一般說來作為傳感導(dǎo)電體的材料微粒粒度越小，則表面積越大，傳感器與眾位氣體接觸而發(fā)生的相互作用也越大，敏感度也越高。由于納米材料具有巨大的表面積，其表面能吸附大量的氣體分子。因此，使用納米材料制備的傳感器具有很高的靈敏度。目前國際上已有采用SnO2納米結(jié)構(gòu)材料作為傳感導(dǎo)電體的報(bào)道，如 High ethanol sensitive SnO2 microspheres. Sens. Actuators B (2006) 113, 937-943. Linear ethanol sensing of SnO2 nanorodswith extremely high sensitivity. Appl.Phys. Lett. 2006,88,083105.Linearethanol sensing of SnO2 nanorods with extremely high sensitivity. Appl. Phys. Lett. Q006) 88，083105.。但上述這些傳感器在實(shí)際應(yīng)用中具有靈敏度相對較低、合成材料成本較高等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種基于SnA納米棒單晶薄膜材料的氣體傳感器，所述 SnO2納米棒單晶薄膜材料由大量納米桿組成，表面帶瘤節(jié)點(diǎn)，具有極大的表面比，具有很高的靈敏度。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于新型SnA納米棒單晶材料的氣體傳感器， 包括基底，叉指型金屬電極層，傳感導(dǎo)電體，所述叉指型金屬電極層設(shè)置在所述基底上，所述傳感導(dǎo)電體為表面帶瘤節(jié)點(diǎn)SnA納米棒單晶薄膜材料，其被設(shè)置在所屬叉指型金屬電極層上。其中，所述基底為絕緣基底。其中，所述叉指型金屬電極層是在所述基底上由微電子工藝制成的鉬金電極，為叉指型。其中，所述表面帶瘤節(jié)點(diǎn)SnO2納米棒單晶材料的長度為幾十微米，直徑大概為 100-600nm,其覆在所述叉指型金屬電極層上。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明的制備方法是無需借助微納米觀測和操作儀器，所采用的傳感導(dǎo)電體是可以大規(guī)模生產(chǎn)的大規(guī)模生產(chǎn)的表面帶瘤節(jié)點(diǎn)SnA納米棒單晶材料，制備工藝簡單易行， 重復(fù)性好，原料容易得到，制備成本低廉，非常適于用來制備大量的SnA氣體傳感器；2.本發(fā)明中所采用的傳感導(dǎo)電體，表面帶瘤節(jié)點(diǎn)SnA納米棒單晶薄膜材料是一種具有獨(dú)特形貌特征的SnO2M料，它在微觀結(jié)構(gòu)上是由大量的納米桿組成，具有巨大的表面比，因此該傳感器具有很高的靈敏度，有望在工業(yè)安全等領(lǐng)域獲得重要應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明的基于SnA納米棒單晶薄膜材料的氣體傳感器結(jié)構(gòu)簡圖；圖2是本發(fā)明的基于SnA納米棒單晶薄膜材料的氣體傳感器示意圖；圖3是本發(fā)明的基于SnA納米棒單晶薄膜材料的氣體傳感器在酒精氣體中的測試結(jié)果曲線；圖4是本發(fā)明的基于SnA納米棒單晶薄膜材料的氣體傳感器在一氧化碳?xì)怏w中的測試結(jié)果曲線；圖5是本發(fā)明的基于SnA納米棒單晶薄膜材料的氣體傳感器在甲烷氣體中的測試結(jié)果曲線。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合圖1-5和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。如圖1所示，為本發(fā)明的基于SnO2納米棒單晶薄膜材料的氣體傳感器結(jié)構(gòu)簡圖。其中，所述氣體傳感器包括基底1， 叉指型金屬電極層2，傳感導(dǎo)電體3，所述叉指型金屬電極層2設(shè)置在所述基底1上，所述傳感導(dǎo)電體3為表面帶瘤節(jié)點(diǎn)SnO2納米棒單晶薄膜材料，其被設(shè)置在所屬叉指型金屬電極層 2上。所述基底1為絕緣基底。所述叉指型金屬電極層2是在所述基底1上由微電子工藝制成的鉬金電極，為叉指型。所述表面帶瘤節(jié)點(diǎn)SnO2納米棒單晶材料的長度為幾十微米，直徑大概為100-600nm，其覆在所述叉指型金屬電極層2上。圖2則為本發(fā)明的基于Sr^2納米棒單晶薄膜材料的氣體傳感器示意圖。圖3-5則為本發(fā)明的基于SnA納米棒單晶薄膜材料的氣體傳感器分別在酒精、一氧化碳和甲烷氣體中的測試結(jié)果曲線。下面將詳細(xì)介紹一下所述的基于SnA納米棒單晶薄膜材料的氣體傳感器在酒精、一氧化碳和甲烷氣體中的制備及測試方法。為使行文簡潔， 下列的每個實(shí)施例僅羅列關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)。實(shí)施例1 第一步中，在單晶硅片基底表面制備叉指型電極；第二步中，清洗基底，并晾干； 第三步中，取少量合成的表面帶瘤節(jié)點(diǎn)SnA納米棒單晶薄膜材料放入去離子丙二醇溶液中超聲五分鐘，使其離散；第四步中，將該樣品先放入125°C烘箱內(nèi)60分鐘，后在通風(fēng)處晾制 48小時(shí)；第五步中，聯(lián)入電路，使該氣敏元件先在空氣中工作M小時(shí)。第六步中，放入濃度為IOOppmCH3CH2OH氣氛中進(jìn)行測試。實(shí)施例2 第一步中，在單晶硅片基底表面制備叉指型電極；第二步中，清洗基底，并晾干； 第三步中，取少量合成的表面帶瘤節(jié)點(diǎn)SnA納米棒單晶材料放入去離子丙二醇溶液中超聲五分鐘，使其離散；第四步中，將該樣品先放入100°C烘箱內(nèi)60分鐘，后在通風(fēng)處晾制48小時(shí)；第五步中，聯(lián)入電路，使該氣敏元件先在空氣中工作M小時(shí)。第六步中，放入CO氣氛中進(jìn)行測試。實(shí)施例3
4
第一步中，在單晶硅片基底表面制備叉指型電極；第二步中，清洗基底，并晾干； 第三步中，取少量合成的表面帶瘤節(jié)點(diǎn)SnA納米棒單晶材料放入去離子丙二醇溶液中超聲五分鐘，使其離散；第四步中，將該樣品先放入110°C烘箱內(nèi)60分鐘，后在通風(fēng)處晾制48小時(shí)；第五步中，聯(lián)入電路，使該氣敏元件先在空氣中工作M小時(shí)。第六步中，放入CH4氣氛中進(jìn)行測試。因此，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1.本發(fā)明的制備方法是無需借助微納米觀測和操作儀器，所采用的傳感導(dǎo)電體是可以大規(guī)模生產(chǎn)的大規(guī)模生產(chǎn)的表面帶瘤節(jié)點(diǎn)SnA納米棒單晶材料，制備工藝簡單易行， 重復(fù)性好，原料容易得到，制備成本低廉，非常適于用來制備大量的SnO2氣體傳感器；2.本發(fā)明中所采用的傳感導(dǎo)電體，表面帶瘤節(jié)點(diǎn)Sr^2納米棒單晶薄膜材料是一種具有獨(dú)特形貌特征的SnO2M料，它在微觀結(jié)構(gòu)上是由大量的納米桿組成，具有巨大的表面比，因此該傳感器具有很高的靈敏度，有望在工業(yè)安全等領(lǐng)域獲得重要應(yīng)用。以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例，其只是作為范例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對該表面帶瘤節(jié)點(diǎn)SnA納米棒單晶薄膜材料及其制備方法進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作出的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于新型SnO2納米棒單晶材料的氣體傳感器，包括基底(1)，叉指型金屬電極層O)，傳感導(dǎo)電體(3)，其特征在于，所述叉指型金屬電極層(2)設(shè)置在所述基底⑴上， 所述傳感導(dǎo)電體C3)為表面帶瘤節(jié)點(diǎn)SnO2納米棒單晶薄膜材料，其被設(shè)置在所屬叉指型金屬電極層⑵上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于新型SnO2納米棒單晶材料的氣體傳感器，其特征在于， 所述基底(1)為絕緣基底。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于新型SnO2納米棒單晶材料的氣體傳感器，其特征在于， 所述叉指型金屬電極層⑵是在所述基底⑴上由微電子工藝制成的鉬金電極，為叉指型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于新型SnO2納米棒單晶材料的氣體傳感器，其特征在于， 所述表面帶瘤節(jié)點(diǎn)SnO2納米棒單晶材料的長度為幾十微米，直徑大概為100-600nm，其覆在所述叉指型金屬電極層( 上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于新型SnO2納米棒單晶材料的氣體傳感器，其包括基底，叉指型金屬電極層，傳感導(dǎo)電體，所述叉指型金屬電極層設(shè)置在所述基底上，所述傳感導(dǎo)電體為表面帶瘤節(jié)點(diǎn)SnO2納米棒單晶薄膜材料，其被設(shè)置在所屬叉指型金屬電極層上。本發(fā)明中的基于新型SnO2納米棒單晶材料的氣體傳感器所采用的傳感導(dǎo)電體是可以大規(guī)模生產(chǎn)的表面帶瘤節(jié)點(diǎn)SnO2納米棒單晶材料，其制備工藝簡單易行，重復(fù)性好，原料容易得到，制備成本低廉，且在微觀結(jié)構(gòu)上是由大量的納米桿組成，具有巨大的表面比，因此所述氣體傳感器具有很高的靈敏度，有望在工業(yè)安全等領(lǐng)域獲得重要應(yīng)用。
文檔編號G01N27/00GK102235988SQ20101017255
公開日2011年11月9日 申請日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者黃雨健 申請人:上海市格致中學(xué)