[发明专利]一种氧化钛和钯多孔复合薄膜氢气传感器

权利要求书

1.一种氧化钛和钯多孔复合薄膜氢气传感器，其特征在于，包括阳极氧化铝(4)，阳极氧化铝(4)上设有多孔氧化钛薄膜(3)，多孔氧化钛薄膜(3)上设有多孔金属钯薄膜(2)，多孔金属钯薄膜(2)上表面设置两个金属电极(1)。

2.根据权利要求1所述的一种氧化钛和钯多孔复合薄膜氢气传感器，其特征在于，多孔氧化钛薄膜(3)的厚度为20nm-30nm。

3.根据权利要求1所述的一种氧化钛和钯多孔复合薄膜氢气传感器，其特征在于，所述多孔金属钯薄膜(2)的厚度为15nm-30nm。

4.根据权利要求1所述的一种氧化钛和钯多孔复合薄膜氢气传感器，其特征在于，金属电极(1)是连续金属薄膜，金属电极厚度为150nm，用于导电，金属电极(1)为条形，金属电极(1)对称设置在多孔金属钯薄膜(2)上。

5.一种制备氧化钛和钯多孔复合薄膜氢气传感器的方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用铝片制备阳极氧化铝(4)；

以阳极氧化铝(4)为基底制备多孔氧化钛薄膜；

在多孔氧化钛薄膜上，溅射制备多孔金属钯薄膜；

在多孔金属钯薄膜上沉积形成电极。

6.根据权利要求4所述的一种制备氧化钛和钯多孔复合薄膜氢气传感器的方法，其特征在于，阳极氧化铝(4)制备步骤为：

将纯度为99.99％铝片于丙酮、乙醇和去离子水中各超声清洗15min，于0.1mol/L的氢氧化钠溶液中超声清洗30min，得到清除了表面氧化层的铝片；

将清除了表面氧化层的铝片于高氯酸和乙醇溶液中，恒定15V电压进行电化学抛光3min；将抛光完的铝片于0.3mol/L的草酸溶液中用铂电极阳极进行第一次氧化，氧化9小时得到初步氧化的铝片；

将初步氧化的铝片于1.8wt％铬酸与6wt％磷酸混合液中60℃水浴加热2h；再将水浴加热后的铝片于草酸液中进行第二次氧化，氧化时间1h，制得阳极氧化铝(4)，第二次氧化的草酸溶液浓度和氧化条件都与第一次氧化时相同。

7.根据权利要求5所述的一种制备氧化钛和钯多孔复合薄膜氢气传感器的方法，其特征在于，多孔氧化钛薄膜可以采用喷涂法、旋涂法、磁控溅射法中的任意一种制备方法制备；

多孔氧化钛薄膜的喷涂法制备步骤为：

制备乙酰丙酮钛和乙醇的混合溶液；

使用针头抽取乙酰丙酮钛乙醇溶液在阳极氧化铝(4)上进行定量喷涂，制得多孔氧化钛薄膜(3)；

多孔氧化钛薄膜的旋涂法制备步骤为：

首先将一定体积的钛酸丁酯Ti(OC₄H₉)₄加入到适量的无水乙醇中搅拌均匀，得溶液A，然后将去离子水和乙酸按体积比1:3混合得到溶液B；

一边搅拌溶液A一边将溶液B滴入溶液A中，再将所得溶液A和溶液B的混合溶液超声震荡30min得到均匀的Ti(OH)₄乳白色溶胶；

把Ti(OH)₄溶胶以5000r/m速度旋涂在洁净的阳极氧化铝上，制得多孔氧化钛薄膜(3)；

多孔氧化钛薄膜磁控溅射制备步骤为：

将沉积室抽真空至5×10^-4Pa，再将纯度为99.999％的氩气以45sccm的速率、将纯度为99.95％的氧气以15sccm的速率通入沉积室，保持沉积室真空度为0.7Pa；

利用溅射工具以0.5nm/s的溅射速率溅射40-60s，制得多孔氧化钛薄膜(3)。

8.根据权利要求5所述的一种制备氧化钛和钯多孔复合薄膜氢气传感器的方法，其特征在于，金属钯薄膜的制备步骤为：

以氩气作为保护气体，利用溅射工具以5w的溅射功率、0.15nm/s的溅射速率在多孔氧化钛薄膜(3)上溅射100-200s，制得多孔金属钯薄膜(2)。

9.根据权利要求5所述的一种制备氧化钛和钯多孔复合薄膜氢气传感器的方法，其特征在于，金属电极的制备步骤为：在真空度为3*10^-4Pa的环境下，以0.5nm/s的沉积速率沉积金属电极(1)，在多孔金属钯薄膜(2)上沉积出150nm的连续薄膜时，停止沉积过程。

10.根据权利要求5-9所述的一种制备氧化钛和钯多孔复合薄膜的氢气传感器的方法，其特征在于：所述氧化钛多孔薄膜(3)设置在阳极氧化铝(4)上后，在大气氛围下，500℃烧结30min。