[发明专利]一种声表面波气体传感器多层敏感膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及声表面波(SAW)气体传感器技术领域，特别是一种用于检测NH₃和NO₂气体的SAW气体传感器多层敏感膜的制备方法。

背景技术

由于NH₃和NO₂气体的高毒性，因此对于它们在工业生产、环境监测和医疗护理中的检测和监测非常重要。传统的气体传感器，有着体积大、便携性差、灵敏度低、工作温度高等缺点。而手持式SAW气体传感器体积小、重量轻、便于携带以及检测灵敏度高，应用前景十分广阔。

SAW气体传感器依靠敏感膜与气体的吸附反应，通过检测吸附前后的频率差来达到检测气体及其浓度的作用，它是传感器的核心环节，因此敏感膜的选取与制作对于SAW传感器灵敏度与选择性能有着决定性的作用，所以合适的敏感膜及其制作方法是SAW气体传感器的核心工作。

目前用于检测NH₃和NO₂气体的膜材料主要是ZnO、SnO₂、TiO₂等半导体氧化物，它们虽然对NH₃和NO₂气体有吸附作用，但是其解吸附过程需要在较高的温度下才能实现，不利于它们的应用，因此寻找和制作适用于常温检测NH₃和NO₂气体的敏感膜是非常重要和急迫的任务。

Polypyrrole(PPy)和Polyaniline(PANI)是导电聚合物，具有共轭性的结构，通常通过化学或者电化学聚合而生成，它们空气稳定性好，易于通过掺杂及其控制其聚合溶液的pH值、温度、浓度等条件控制其电学特性，而且它们在常温下就能对NH₃和NO₂气体产生响应，因此PPy和PANI比较适合做SAW气体传感器的敏感膜。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种声表面波气体传感器多层敏感膜的制备方法，以实现在室温下对NH₃和NO₂气体的检测。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种声表面波气体传感器多层敏感膜的制备方法，用于检测NH₃和NO₂气体，包括：

选择一压电基片，在该压电基片表面涂敷光刻胶，对该压电基片表面进行光刻，露出该压电基片表面的敏感膜区域；

采用MPS溶液和PAH溶液对覆盖有光刻胶并露出敏感膜区域的该压电基片进行处理；

将处理后的该压电基片依次浸入PSS、PPy、PSS和PANI溶液中，在该压电基片上生长一层PPy/PSS/PANI复合敏感膜，重复该浸入步骤并控制重复次数，在该压电基片上得到不同层数不同厚度的PPy/PSS/PANI复合敏感膜；以及

去除该压电基片表面的光刻胶及光刻胶上生长的PPy/PSS/PANI复合敏感膜，并封装。

上述方案中，所述压电基片选用石英基片，利用该基片的压电效应使其在插值换能器激励下激发声表面波。

上述方案中，所述采用MPS溶液和PAH溶液对覆盖有光刻胶并露出敏感膜区域的该压电基片进行处理，包括：将该压电基片浸入2mg/ml的3-Mercapto-1-propanesulfonic acid sodium salt(MPS)溶液中2小时，去离子水清洗吹干后再将该压电基片浸入到pH为4的10mg/ml的poly allylamine hydrochloride(PAH)溶液中10分钟，并用去离子水清洗并吹干。