[发明专利]二氧化碳气体传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种二氧化碳气体传感器及其制备方法。

背景技术

自20世纪末人类进入信息社会以来，人们的一切活动都是以信息获取与信息交换为中心，作为信息技术的基础与三大支柱之一的传感器技术也进入高速发展的新时期。

由于叉指电极对涂覆在其上的薄膜电阻、电解质变化响应极其灵敏，因此基于叉指电极的电阻型、电容型气体传感器如雨后春笋般涌现。现有的二氧化碳气体传感器一般包括衬底和衬底表面设置的叉指电极，在叉指电极表面沉积一层氧化石墨烯膜，这种现有的电阻型气体传感器在使用过程中存在以下问题：由于氧化石墨烯膜是直接沉积在叉指电极的表面，这就是使得氧化石墨烯膜厚度较小，而且薄膜底层的敏感材料也不能和待测气体或蒸汽分子充分接触，造成气体传感器的气敏响应较慢，待测气体或蒸汽分子的解吸附不充分，响应、恢复时间很长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种气敏响应较快的二氧化碳气体传感器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：该二氧化碳气体传感器，包括衬底，所述衬底的上表面设置有叉指电极，所述叉指电极表面沉积有颗粒状支撑体形成的非连续薄膜，所述非连续薄膜表面沉积有氧化石墨烯构成的二氧化碳敏感薄膜，所述二氧化碳敏感薄膜通过颗粒支撑体之间的间隙与叉指电极接触。

进一步的是，所述颗粒状支撑体为氧化锌颗粒。

进一步的是，所述衬底采用二氧化硅或硅材料制作而成。

本发明还提供了一种制备上述二氧化碳气体传感器的方法，具体方案如下：该二氧化碳气体传感器的制备方法，包括以下步骤：

A、制备醋酸锌溶胶；

B、将醋酸锌溶胶沉积在叉指电极上，所述叉指电极固定在衬底上；

C、将沉积有醋酸锌溶胶的叉指电极放置在高温环境中，醋酸锌溶胶被氧化形成氧化锌颗粒；

D、将氧化石墨烯溶液沉积在经过步骤C处理后的叉指电极表面，并进行干燥处理。

进一步的是，在步骤A中，采用溶胶凝胶法制备醋酸锌溶胶，具体如下：将适量的二水合乙酸锌溶于定量的无水乙醇中，然后加入定量的乙醇胺作为稳定剂并搅拌一段时间得到前驱液，然后加入冰醋酸和氨水形成醋酸锌溶胶。

进一步的是，在步骤B中，将醋酸锌溶胶通过气喷成膜的工艺沉积在叉指电极上。

进一步的是，在步骤C中，将沉积有醋酸锌溶胶的叉指电极放置在温度为300℃的环境中，醋酸锌溶胶被氧化形成氧化锌颗粒。

进一步的是，在步骤D中，将氧化石墨烯溶液通过气喷成膜的工艺沉积在经过步骤C处理后的叉指电极表面。

进一步的是，在步骤D中，所述干燥处理采用真空干燥的方式，并且所述真空干燥的时间为两天。

本发明的有益效果：通过在叉指电极表面沉积由颗粒状支撑体形成的非连续薄膜，所述非连续薄膜表面沉积有氧化石墨烯构成的二氧化碳敏感薄膜，所述二氧化碳敏感薄膜通过颗粒支撑体之间的间隙与叉指电极接触，利用颗粒状支撑体将二氧化碳敏感薄膜撑起，使得二氧化碳气体分子能够在三维方向上和氧化石墨烯材料接触，使氧化石墨烯材料和二氧化碳气体分子接触更充分，有效地提高了二氧化碳气体传感器对二氧化碳气体分子的响应，气敏响应较快，而且有利于二氧化碳气体的解吸附，同时改善了二氧化碳气体传感器的性能受限于敏感薄膜厚度的情况，另外，该二氧化碳气体传感器是在室温下进行测试的，不需要在特定的温度下进行，便于进行相关的实验操作。

附图说明

图1是现有的二氧化碳气体传感器的结构示意图；

图2是本发明所述的二氧化碳气体传感器的结构示意图；

图3是本发明所述的二氧化碳气体传感器和现有的二氧化碳气体传感器对不同浓度的CO2气体气敏响应的柱状对比图；

图中标记说明：衬底1、叉指电极2、二氧化碳敏感薄膜3、非连续薄膜4。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。