[发明专利]一种同时具有气敏和光敏的化学传感器

权利要求书

1.一种同时具有光敏特性和气敏特性的化学传感器，其特征在于化学传感器的敏感层、平面型镀Au陶瓷衬底、引线以及气敏传感器底座构成。

2.上述一种同时具有光敏特性和气敏特性的化学传感器，所述的化学传感器的敏感层为CH₃NH₃PbI₃钙钛矿前驱液和WO₃纳米粉末掺杂得到的薄膜层。

3.上述一种同时具有光敏特性和气敏特性的化学传感器，所述的面型镀Au陶瓷衬底的特征为平面陶瓷片上具有一层特殊材料的加热层以及镀Au的电极。

4.上述一种同时具有光敏特性和气敏特性的化学传感器，所述的引线为Pt线。

5.上述一种同时具有光敏特性和气敏特性的化学传感器，所述的所述的化学传感器的敏感层的膜厚为10～300um。

6.一种同时具有光敏特性和气敏特性的化学传感器的制备方法，其步骤如下：

第一步，制备CH₃NH₃PbI₃钙钛矿前驱液，可从以下两种方法中二选一。

A.方法一

A-1.CH₃NH₃I的制备

制备CH₃NH₃I的原料为甲胺溶液(33wt％，溶剂为乙醇)和碘化氢溶液(57wt％，溶剂为水)。按体积比为甲胺溶液∶碘化氢溶液＝2～3∶1(甲胺溶液稍微过量)，将两种溶液混合放入到250mL烧杯中，利用恒温磁力搅拌器在0℃不停搅拌1.5～2h。搅拌完毕后，利用旋转蒸发仪在50℃下通过旋转蒸发去除溶剂。之后将获得的白色固体用乙醚清洗三次，具体步骤为：先将前一步得到的产品重新溶解在乙醇中，再不断地添加乙醚析出沉淀物，此过程重复两次。最后将得到的白色固体放入到真空干燥箱中在60℃下真空干燥24h，获得CH₃NH₃I。

A-2.CH₃NH₃PbI₃钙钛矿前驱溶液的制备

将PbCl₂(纯度99.999％)∶CH₃NH₃I以摩尔比为1∶3混合溶解在N，N-二甲基甲酰(DMF，浓度为99.9％)中，使得PbCl₂，CH₃NH₃I浓度分别为0.5～1M，1～2.5M。在室温下，放到磁力搅拌器中搅拌12h，待用。

B.方法二

B-1.CH₃NH₃I的制备

制备CH₃NH₃I的原料为甲胺(CH₃NH₂)溶液(40wt％，溶剂为乙醇)和HI(57wt％，溶剂为水)。按摩尔比为CH₃NH₂∶HI＝1∶1，将两种溶液混合放入到250ml烧杯中，利用恒温磁力搅拌器在0℃不停搅拌1.5～2h。搅拌完毕后，利用旋转蒸发仪在500℃下通过旋转蒸发去除溶剂。之后将获得的白色固体用乙醚清洗三次，具体步骤为：先将前一步得到的产品重新溶解在乙醇中，再不断地添加乙醚析出沉淀物，此过程重复两次。最后将得到的白色固体放入到真空干燥箱中在60℃下真空干燥24h，获得CH₃NH₃I。

B-2.CH₃NH₃PbI₃钙钛矿前驱液的制备

将PbCl₂(纯度99.999％)∶CH₃NH₃I以摩尔比为1∶3混合溶解在N，N-二甲基甲酰(DMF，浓度为99.9％)中，使得PbCl₂，CH₃NH₃I浓度分别为0.5～1M，1～2.5M。在室温下，放到磁力搅拌器中搅拌12h，待用。

第二步，制备WO₃纳米粉末

取Na₂WO₄·2H₂O与98％的浓硫酸溶液按摩尔比10∶1的比例混合并搅拌1～2h，将反应后溶液静置24h，得到WO₃黄色沉淀，将沉淀物放入离心机中，高速离心5～15min后将沉淀物取出并在干燥箱中温度为50～100℃下干燥，干燥时间为12～24h，最后将干燥后的粉末放入马弗炉中500℃烧结2～3h，得到WO₃粉末。

第三步，CH₃NH₃PbI₃钙钛矿前驱液与WO₃纳米粉末掺杂制备敏感层

分别取5～10uL钙钛矿前驱液与0.01～0.05g的WO₃纳米粉末混合于玛瑙研钵中，充分研磨以制备敏感浆料，敏感层的制备可以通过丝网印刷或者滴涂的方式涂敷在平面型镀Au陶瓷衬底上，膜厚为10～300um，红外干燥备用。

第四步，一种同时具有光敏特性和气敏特性的化学传感器的制备

将备用的带有敏感层的陶瓷片通过点焊机将其Pt丝引线焊到底座上，从而得到同时具有光敏特性和气敏特性的化学传感器。

上述同时具有光敏特性和气敏特性的化学传感器的制备方法中，所涉及的原材料、设备和工艺操作方法均是公知的。