[发明专利]一种同时具有气敏和光敏的化学传感器

说明书

本发明的技术方案涉及专门适用于光强度以及气体的监测，具体说是有机无机金属卤化物钙钛矿与三氧化钨混合所得的化学传感器的制备。

背景技术

气体的吸附对半导体材料载流子的浓度有着很大的修饰作用，导致半导体材料的电阻率和导电性发生了改变。因而，根据不同浓度与成分对特定半导体材料导电性的影响制备的气体化学传感器被广泛的应用在危险气体检测、大气保护、火源与烟雾检测等各种工业和生活应用中，已产生重要的经济与社会效益。

当前主要的气体化学传感器的核心器件主要是采用以氧化钨(分子式为WO₃)、氧化锌(ZnO)、二氧化钛(TiO₂)等为核心半导体材料。其中，WO₃是一种具有高的氧空位扩散系数，气致变色和高化学稳定性的n型半导体材料，对H₂、NO₂、NH₃等气体的检测具有很好的灵敏度。

通过在WO₃基中掺杂其它物质离子是目前改善的气体化学传感器性质的重要手段。，其中主要包括碳纳米管(CNT)，SiO₂，聚氧化乙烯(PEO)等材料。但这些上述材料和技术方法只是一定程度改善了半导体材料对H₂、NO₂、NH₃等气体的灵敏度，并不具有对周围环境光照条件变换的检测能力，而很多应用场合，气体的成分与浓度的变化伴随着周围环境光照条件的变化。气体传感器所在环境的光照条件也是检测的重要数据。钙钛矿(CH₃NH₃PbI₃)光吸收材料具有低廉的成本、简单的制备工艺、良好的光吸收、光电转换特性以及优异的光生载流子输运特性，其电子与空穴扩散长度可超过1um。因而采用这种新型光电转换材料的钙钛矿太阳电池具有特别优异的光电转换特性，目前实验室样品光电转换效率已高达20％以上，高于商用的非晶硅太阳电池、微晶硅太阳电池。光敏传感器在在传感器领域占据着重要的地位，代表器件主要表现为太阳能电池，光探测器等。假设传感器同时具有气敏和光敏特性，将是可以同时检测环境中光照条件、气氛成分与浓度的变化，这为人们提供了更多的原位信息。所以传感器同时具有气敏和光敏特性将是气体传感器的一大特点与突破。

因此，以低成本、稳定性、高选择性为原则，制备出同时具有气敏特性和光敏特性的传感器，具有很高的实用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种制备出同时具有光敏特性和气敏特性的化学传感器以及其制备方法。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：提供一种通过将CH₃NH₃PbI₃钙钛矿与WO₃掺杂及后序相关技术工艺处理以实现同时具有光敏特性和气敏特性的化学传感器及其制备的方法，这种化学传感器包括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。

本发明所制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。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。

上述CH₃NH₃PbI₃钙钛矿前驱液和WO₃纳米粉末掺杂得化学传感器，所述的敏感层为CH₃NH₃PbI₃钙钛矿前驱液和WO₃纳米粉末掺杂得到的薄膜层。

上述CH₃NH₃PbI₃钙钛矿前驱液和WO₃纳米粉末掺杂得化学传感器，所述的敏感层的厚度为10～300um。

CH₃NH₃PbI₃钙钛矿前驱液与WO₃纳米粉末掺杂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