[发明专利]一种混杂石墨烯膜、贵金属粒子和金属氧化物材料的集成氢气传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种集成氢气传感器，包括基片、加热电极、导热绝缘层和检测电极，加热电极位于基片上，导热绝缘层在加热电极与检测电极之间，其特性在于：还包括沉积在检测电极上的金属氧化物薄膜，金属氧化物薄膜表面上沉积有贵金属粒子，石墨烯膜覆盖在沉积有贵金属粒子的金属氧化物薄膜上。

2.根据权利要求1所述的一种集成氢气传感器，其特征在于：所述贵金属粒子为单原子覆盖在金属氧化物薄膜上，覆盖度为0.05%-10%，颗粒尺寸为0.2nm-0.4nm，随机均匀排列。

3.根据权利要求1所述的一种集成氢气传感器，其特征在于：所述金属氧化物薄膜厚度为10nm-2μm。

4.根据权利要求1所述的一种集成氢气传感器，其特征在于：所述石墨烯膜厚度0.5-1.2nm。

5.根据权利要求1所述的一种集成氢气传感器，其特征在于：所述贵金属粒子是Au、Ag、Pt、Pd、Rh、Ru、Os、Ir中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种集成氢气传感器，其特征在于：所述金属氧化物薄膜由过渡金属氧化物、非过渡金属氧化物或者金属复合氧化物制得。

7.根据权利要求6所述的一种集成氢气传感器，其特征在于：所述过渡金属氧化物为Cr₂O₃、γ-Fe₂O₃ 、WO₃、TiO₂、NiO中的一种；所述非过渡金属氧化物为SnO₂、ZnO、MgO、 Mn₂O₃、Co₃O₄、CuO、SrO、 In₂O₃、V₂O₃、GeO₂、 Nb₂O₅、MoO₃、 Ta₂O₅、CeO₂中的一种；金属复合氧化物为CeO₂-SnO₂、TiO₂-SnO₂、TiO₂-ZnO、Cu-ZnO、Sb₂O₃-SnO₂、Bi₂O₃-SnO₂、La₂O₃-SnO₂、CaO-La₂O₃、Ag-CuO-BaTiO₂、Cr₁.₈TiO₃、Pd-La₂O₃-SnO₂、Pd-La₂O₃-In₂O₃、ZnO-SnO₂、CuO-SnO₂、In-TiO₂、In₂O₃-SnO₂、Cd-SnO₂、Ga-ZnO以及Li₂SO₄-CaSO₄-SiO₂中的一种。

8.权利要求1~7中任意一项所述集成氢气传感器的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1）清洗基片；

2）在基片上光刻加热电极图案，然后溅射或电子束沉积制备加热电极；

3）采用磁控溅射沉积法、电子束沉积法或化学气相沉积，在加热电极上制备导热绝缘层； 

4）光刻检测电极图案，在步骤3）导热绝缘层上采用溅射或电子束沉积法沉积检测电极；

5）采用薄膜沉积方法在检测电极上沉积金属氧化物薄膜；

6）采用真空沉积方法在金属氧化物薄膜上沉积贵金属粒子；

7）在金属氧化物薄膜上覆盖石墨烯膜。

9.根据权利要求8所述的集成氢气传感器的制备方法，其特征在于：步骤5）所述薄膜沉积方法是化学喷雾热解法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法、电化学沉积、磁控溅射法以及脉冲激光沉积法中的任意一种。