[发明专利]一种用于室温检测的NO2气体传感器的制作方法

说明书

技术领域

本发明属于气体传感器技术领域，特别是一种用于室温检测的NO₂气体传感器的方制作法。

背景技术

随着科学的发展，传感器的应用日渐广阔，制造出一种轻便，廉价，可大面积制造的传感器势在必行。基于柔性衬底的气体传感器由于其柔韧性等种种优点而使很多问题得到根本性的改善，从而使其具有更加广阔的应用前景。

NO₂属于典型的大气污染物，主要来源于矿物燃料的燃烧，汽车尾气的排放，是引起酸雨、光化学烟雾等问题的工业污染物之一，在阳光下易于碳氢化合物作用，引起呼吸道疾病，严重威胁着人类的健康与生存。随着工业的高速发展，对NO₂的监测越来越受到人们的关注，NO₂气体传感器的研究一直是国内外的热点，为提高传感器的敏感特性，人们在材料的选择和改性方面做了很多努力。随着物联网的快速发展，设计便携式、低功耗的传感器受到广泛关注。因此，制备一种常温检测的柔性NO₂传感器成为一项非常重要的任务。

传统的制备室温柔性NO₂气体传感器的方法是在柔性衬底的表面直接淀积一层敏感膜。传感器在制备过程中首先要对衬底进行亲水性处理，然后将敏感材料通过浸涂，滴涂或者自生长的方法淀积在衬底表面，这样制得的敏感膜的厚度不均匀，而且与衬底之间的粘附性差。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种制作用于室温检测的NO₂气体传感器的方法，以解决敏感材料与柔性衬底之间粘附性差，分布不均匀的问题，达到使敏感材料与柔性衬底之间牢固结合，均匀分布的目的。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种用于室温检测的NO₂气体传感器的制作方法，包括：在柔性衬底表面制作金属电极；制作SWCNTs/SnO₂敏感膜；以及将SWCNTs/SnO₂敏感膜与柔性衬底具有金属电极的表面结合，形成用于室温检测的NO₂气体传感器。

上述方案中，所述在柔性衬底表面制作金属电极，包括：清洗柔性衬底，在该柔性衬底表面涂敷光刻胶，并对该光刻胶进行光刻，刻掉柔性衬底表面用于形成金属电极处的光刻胶，在柔性衬底表面形成电极图形；接着采用电子束蒸发在具有电极图形的柔性衬底上依次沉积Cr膜和Au膜；最后剥离光刻胶及光刻胶上的Cr膜和Au膜，形成表面具有金属电极的柔性衬底。

上述方案中，所述柔性衬底包括PI、PET或PEN。所述在柔性衬底表面涂敷的光刻胶为正胶，包括9920或3220。

上述方案中，所述制作SWCNTs/SnO₂敏感膜，包括：将CO在高压作用下发生歧化反应生成碳纳米管，将该碳纳米管与有机金属溶液2-己基己酸亚锡混合，超声振荡1.5至2.5小时，得到均匀混合的悬浮液；接着通过旋涂、滴涂、浸涂或丝网印刷将该悬浮液涂覆在SiO₂基片上，干燥蒸发掉涂层中的溶剂；然后对蒸发掉涂层中溶剂的SiO₂基片进行高温煅烧，得到与SiO₂基片结合的SWCNTs/SnO₂敏感膜；最后利用HF酸刻蚀掉SiO₂基片，实现将SWCNTs/SnO₂敏感膜与SiO₂基片分离，得到SWCNTs/SnO₂敏感膜。所述对蒸发掉涂层中溶剂的SiO₂基片进行高温煅烧，得到与SiO₂基片结合的SWCNTs/SnO₂敏感膜的步骤中，2-己基己酸亚锡被高温煅烧发生的反应方程式如下：

上述方案中，所述高温煅烧的温度范围为300-1000℃。

上述方案中，所述将SWCNTs/SnO₂敏感膜与柔性衬底具有金属电极的表面结合，形成用于室温检测的NO₂气体传感器，包括：在柔性衬底具有金属电极的表面涂覆一层导电银浆，利用该导电银浆将SWCNTs/SnO₂敏感膜与柔性衬底具有金属电极的表面结合起来，形成用于室温检测的NO₂气体传感器。

(三)有益效果