本發(fā)明屬于氣體傳感器，具體涉及一種鈀摻雜二氧化錫敏感材料及其制備方法、雙層膜結(jié)構(gòu)氣體傳感器及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、氫氣作為一種清潔能源，受到了越來越多的關(guān)注和重視。其高能量密度、零排放以及可再生等特點(diǎn)使其成為替代傳統(tǒng)化石能源的重要選擇。然而，隨著氫能源技術(shù)的發(fā)展，氫氣的安全性問題也日益凸顯。氫氣具有易燃易爆的性質(zhì)，一旦泄漏或濃度超過安全范圍，很可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，因此對(duì)氫氣濃度的快速、準(zhǔn)確檢測(cè)成為當(dāng)務(wù)之急。

2、傳統(tǒng)的氫氣傳感器主要包括金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器、電化學(xué)傳感器等。雖然這些傳感器在一定程度上能夠滿足氫氣檢測(cè)的需求，但其存在著靈敏度低的缺陷；且傳統(tǒng)的氫氣傳感器在高濕(50～90％rh)惡劣環(huán)境下存在穩(wěn)定性較差的缺陷，應(yīng)用效果不佳，無法滿足實(shí)際工程應(yīng)用的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種鈀摻雜二氧化錫敏感材料及其制備方法、雙層膜結(jié)構(gòu)氣體傳感器及其制備方法和應(yīng)用，采用本發(fā)明鈀摻雜二氧化錫敏感材料制備的氣體傳感器具有較高的靈敏度，且具有優(yōu)異的耐高溫、耐高濕穩(wěn)定性。

2、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

3、一種鈀摻雜二氧化錫敏感材料的制備方法，包括以下步驟：

4、將sno2凝膠、鈀源和還原劑混合，進(jìn)行還原處理，得到所述鈀摻雜二氧化錫敏感材料。

5、優(yōu)選地，所述sno2凝膠的制備方法包括以下步驟：

6、提供sno2前驅(qū)液，所述sno2前驅(qū)液包括錫源、堿源和水；所述sno2前驅(qū)液的ph值為9～11；

7、將所述sno2前驅(qū)液進(jìn)行水熱處理，得到所述sno2凝膠。

8、優(yōu)選地，所述錫源包括錫鹽、錫氧化物和氫氧化錫中的一種或多種；

9、所述堿源包括弱酸弱堿鹽、強(qiáng)堿和弱堿中的一種或多種。

10、優(yōu)選地，所述鈀源包括鈀鹽、鈀氧化物和氫氧化鈀中的一種或多種。

11、優(yōu)選地，所述錫源和堿源的質(zhì)量比為1～5:1～3；

12、所述錫源、鈀源和還原劑的質(zhì)量比為100～500:1～3:1～5。

13、優(yōu)選地，所述還原處理的溫度為5～50℃，時(shí)間為1～5h；所述還原處理在紫外光照條件下進(jìn)行。

14、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述制備方法制備的鈀摻雜二氧化錫敏感材料，包括二氧化錫和摻雜在所述二氧化錫表面的鈀顆粒。

15、本發(fā)明還提供了一種雙層膜結(jié)構(gòu)氣體傳感器，包括襯底，所述襯底一側(cè)設(shè)置有測(cè)試電極，襯底另一側(cè)依次層疊設(shè)置有加熱電極和加熱板；所述測(cè)試電極表面以及測(cè)試電極未覆蓋的襯底表面依次層疊設(shè)置鈀摻雜二氧化錫敏感材料層和na型x分子篩覆蓋層；所述鈀摻雜二氧化錫敏感材料層由上述技術(shù)方案所述鈀摻雜二氧化錫敏感材料形成。

16、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述雙層膜結(jié)構(gòu)氣體傳感器的制備方法，包括以下步驟：

17、在襯底一側(cè)設(shè)置測(cè)試電極，另一側(cè)依次層疊設(shè)置加熱電極和加熱板；

18、將鈀摻雜二氧化錫敏感材料分散液涂覆于測(cè)試電極以及襯底設(shè)置有測(cè)試電極一側(cè)未覆蓋的區(qū)域，在襯底及測(cè)試電極表面得到鈀摻雜二氧化錫敏感材料層；

19、將na型x分子篩分散液印刷至鈀摻雜二氧化錫敏感材料層表面，老化后得到所述雙層膜結(jié)構(gòu)氣體傳感器。

20、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述雙層膜結(jié)構(gòu)氣體傳感器或上述技術(shù)方案所述制備方法制備的雙層膜結(jié)構(gòu)氣體傳感器在h2或co檢測(cè)中的應(yīng)用。

21、本發(fā)明提供了一種鈀摻雜二氧化錫敏感材料的制備方法，包括以下步驟：將sno2凝膠、鈀源和還原劑混合，進(jìn)行還原處理，得到所述鈀摻雜二氧化錫敏感材料。本發(fā)明采用溶膠凝膠法制備了鈀摻雜二氧化錫(pd@sno2)納米顆粒敏感材料，pd納米粒子的催化作用增加了pd@sno2表面吸附氧(o2-ads)濃度，降低了氣敏反應(yīng)的活化能，促進(jìn)吸附氧(o2-ads)與h2發(fā)生反應(yīng)，具有較高的靈敏度，且該材料具有多孔結(jié)構(gòu)及較大的比表面積，有利于氣體擴(kuò)散，能夠?qū)崿F(xiàn)氣體的快速吸附和脫附，應(yīng)用于氣體檢測(cè)時(shí)可實(shí)現(xiàn)高靈敏度檢測(cè)，且響應(yīng)速度較快。

22、本發(fā)明還提供了一種雙層膜結(jié)構(gòu)氣體傳感器，na型x分子篩覆蓋層可以阻擋環(huán)境中的水汽分子，減少水汽分子對(duì)pd@sno2敏感材料層與進(jìn)行氣敏反應(yīng)的干擾，增強(qiáng)pd@sno2敏感材料層的抗?jié)裥院涂垢邷氐拈L期穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種鈀摻雜二氧化錫敏感材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述sno2凝膠的制備方法包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述錫源包括錫鹽、錫氧化物和氫氧化錫中的一種或多種；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鈀源包括鈀鹽、鈀氧化物和氫氧化鈀中的一種或多種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述錫源和堿源的質(zhì)量比為1～5:1～3；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述還原處理的溫度為5～50℃，時(shí)間為1～5h；所述還原處理在紫外光照條件下進(jìn)行。

7.權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述制備方法制備的鈀摻雜二氧化錫敏感材料，其特征在于，包括二氧化錫和摻雜在所述二氧化錫表面的鈀顆粒。

8.一種雙層膜結(jié)構(gòu)氣體傳感器，其特征在于，包括襯底，所述襯底一側(cè)設(shè)置有測(cè)試電極，襯底另一側(cè)依次層疊設(shè)置有加熱電極和加熱板；所述測(cè)試電極表面以及測(cè)試電極未覆蓋的襯底表面依次層疊設(shè)置鈀摻雜二氧化錫敏感材料層和na型x分子篩覆蓋層；所述鈀摻雜二氧化錫敏感材料層由權(quán)利要求7所述鈀摻雜二氧化錫敏感材料形成。

9.權(quán)利要求8所述雙層膜結(jié)構(gòu)氣體傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

10.權(quán)利要求8所述雙層膜結(jié)構(gòu)氣體傳感器或權(quán)利要求9所述制備方法制備的雙層膜結(jié)構(gòu)氣體傳感器在h2或co檢測(cè)中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種鈀摻雜二氧化錫敏感材料及其制備方法、雙層膜結(jié)構(gòu)氣體傳感器及其制備方法和應(yīng)用，涉及氣體傳感器技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的鈀摻雜二氧化錫敏感材料的制備方法，包括以下步驟：將SnO<subgt;2</subgt;凝膠、鈀源和還原劑混合，進(jìn)行還原處理，得到所述鈀摻雜二氧化錫敏感材料。本發(fā)明采用溶膠凝膠法制備鈀摻雜二氧化錫敏感材料，該材料具有多孔結(jié)構(gòu)，比表面積大，有利氣體擴(kuò)散，能夠?qū)崿F(xiàn)氣體快速吸附和脫附。并且本發(fā)明采用鈀摻雜二氧化錫作為敏感層和Na型X分子篩作為覆蓋層來構(gòu)筑雙層膜結(jié)構(gòu)器件，制備的氣體傳感器具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：王天雙,韓文講,盧革宇,孫鵬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：吉林大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2