[发明专利]一种氧化钨纳米花氢气传感器的制备方法

说明书

本发明提供一种氧化钨纳米花氢气传感器的制备方法，包括以下步骤：(1)在衬底上生长出氧化钨纳米线，且钨粉贴附在其表面上；(2)将衬底上的钨粉生长为氧化钨纳米花结构体；(3)将衬底加热退火后，在氧化钨纳米花结构体上掺杂贵金属，得到氢气传感器敏感材料；(4)在氢气传感器敏感材料两端制备电极，再引线封装，得到氧化钨纳米花氢气传感器。本发明提供的氧化钨纳米花氢气传感器的制备方法通过在衬底上生长出结构稳定、比表面积较高的氧化钨纳米花结构体，制备得到电学数据稳定、室温下响应灵敏度高的氢气传感器，且其制备方法简单、成本低廉。

技术领域

本发明属于传感器领域，特别涉及一种氧化钨纳米花氢气传感器的制备方法。

背景技术

在工业生产中，氢气作为一种无污染绿色能源受到了广泛的关注。然而，氢气具有易挥发、燃点低、无色无味等特性，在空气中的浓度为4-75％时遇到明火时极易燃烧或者爆炸，是一种非常危险的可燃气体。因此对氢气的监控技术和研究，在保障人身财产安全方面起着至关重要的作用。

目前，电阻式半导体氢气传感器主要以SnO2、ZnO、TiO2、WO3等金属氧化物作为敏感材料。半导体金属氧化物氢气传感器通过检测敏感材料的电阻值的变化得到氢气的浓度，其成本低廉，在社会上获得广泛的推广。然而这种氢气传感器敏感材料的比表面积普遍较低，对还原性气体的响应灵敏度较低，往往需要较高的工作温度才能达到较高的响应灵敏度，因此也存在致使氢气燃烧或爆炸的隐患。尽管部分研究者为了提高敏感材料的比表面积，制备出具有纳米线、纳米片、纳米树等纳米结构的敏感材料，但由于生产的形貌不稳定、结构松散等原因，导致其所制备的传感器成品率低、受环境外力的影响较大。

另外，一些金属薄膜型电阻式氢气传感器在较低工作温度下即拥有较高的响应灵敏度，但是因其高昂的成本和复杂的制备工艺，使低温高灵敏度的氢气传感器难以推广。

发明内容

本发明为解决现有技术中存在的不足，提供一种氧化钨纳米花氢气传感器的制备方法，其制得的氢气传感器的敏感材料具有形貌确定的纳米结构、比表面积较大、成本低廉、能在较低温度下对氢气有较高的响应灵敏度。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种氧化钨纳米花氢气传感器的制备方法，包括以下步骤：

(1)在衬底上生长出氧化钨纳米线，且钨粉贴附在其表面上；

(2)将衬底上的钨粉生长为氧化钨纳米花结构体；

(3)将衬底加热退火后，在氧化钨纳米花结构体上掺杂贵金属，得到氢气传感器敏感材料；

(4)在氢气传感器敏感材料两端制备电极，再引线封装，得到氧化钨纳米花氢气传感器。

进一步地，步骤(1)包括以下步骤：

(1a)将钨粉铺在加热元表面上；

(1b)将衬底倒扣在钨粉表面；

(1c)在有氧环境中加热并保温，使衬底上生长出氧化钨纳米线，且钨粉贴附在其表面上。

优选地，步骤(1a)之前还包括以下步骤：先将切割好的衬底用清洗液超声波清洗并烘干。

进一步地，步骤(2)包括以下步骤：

(2a)将衬底正面朝上，放在有氧的环境中；

(2b)将衬底加热并保温，使钨粉生长为氧化钨纳米花结构体。

优选地，步骤(2b)中在5Pa的真空度、氧气流量为2.5sccm、氩气流量为200sccm条件下加热并保温衬底。

优选地，步骤(3)所述的贵金属为铂、金、钯、镍、银中的任一种。