[发明专利]气体传感模块及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及新型功能材料领域，公开了一种气体传感模块及其制备方法和应用，该气体传感模块包括微传感器芯片和负载在该微传感器芯片上的贵金属负载气敏传感材料；其中，所述贵金属负载气敏传感材料包含二氧化锡载体以及负载在该二氧化锡载体上的贵金属，所述贵金属选自IB族和VIII族的金属元素中的一种或多种。本发明提供的气体传感模块具有材料制备方法简便，产量大，负载贵金属方式简单，用量少，灵敏度和稳定性好，电阻较低等特点。

技术领域

本发明涉及新型功能材料领域，具体涉及一种气体传感模块及其制备方法和应用。

背景技术

在目前所熟知的多种气敏传感材料当中，二氧化锡是使用最为普遍，重复性最好，响应最稳定的一种，但同时也是特异性较差的一种材料。由于二氧化锡对诸如H₂、CO、H₂S、NO_x等各类气体都有不同程度的响应，不适宜作为单一气体检测的敏感材料。近年来，随着智能检测等技术的发展，多组分气敏传感器逐渐成为分析检测领域不可缺少的技术工具。基于大规模气敏元件阵列，具有大数据特征的智能检测器件的开发和集成，为新一代多功能集成传感系统提供了有利的策略支持。基于二氧化锡的光谱响应特性进行差异化的贵金属(如Ag、Au、Pd、Pt等)掺杂、修饰、负载和改性，就提供了一种同时满足气敏响应广谱性和差异性的解决方案。集成式的综合状态识别传感器的开发和应用，将革命性的替代功能单一，信息分散，无法实现复杂气氛监测预警的当代传感器设备。通过器件集成、数据加工、信息提取的手段，能够在检测灵敏度，响应速度以及复杂环境评估准确性等指标上全面胜出目前的商用仪器。但是现有的基于二氧化锡的气体传感模块仍存在种类单一的问题，不能满足上述检测的需要。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的材料产量低、负载贵金属的方式得到的贵金属颗粒较大、材料的稳定性及灵敏度差的问题，提供一种气体传感模块及其制备方法和应用，该气体传感模块具有材料制备方法简便，产量大，负载贵金属方式简单，用量少，灵敏度和稳定性好，电阻较低等特点。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种气体传感模块，该气体传感模块包括微传感器芯片和负载在该微传感器芯片上的贵金属负载气敏传感材料；其中，所述贵金属负载气敏传感材料包含二氧化锡载体以及负载在该二氧化锡载体上的贵金属，所述贵金属选自IB族和VIII族的金属元素中的一种或多种。

优选地，所述贵金属选自Ag、Au、Pd和Pt中的一种或多种。

优选地，所述二氧化锡载体为二氧化锡微球。

更优选地，所述二氧化锡微球的直径为0.5-2.5μm。

更优选地，所述二氧化锡微球具有花状结构。

更优选地，相对于1重量份二氧化锡载体，以贵金属元素计所述贵金属的负载量为0.005-0.03重量份。

优选地，所述微传感器芯片包括基片和设置在该基片上的传感电极。

更优选地，所述微传感器芯片还包括加热电极。

优选地，所述微传感器芯片包括依次层叠的电极层、绝缘层、加热层、支撑层、悬空层和衬底层，在所述悬空层和所述衬底层上的与所述加热层对应的区域具有通孔。

本发明第二方面提供一种气体传感模块的制备方法，该方法包括：

1)将含锡化合物、C2-C6的有机二元酸、水合肼和盐酸混合并进行水热反应，然后进行固液分离，得到二氧化锡载体；

2)将贵金属负载在所述二氧化锡载体上，得到贵金属负载气敏传感材料；

3)将所述贵金属负载气敏传感材料负载在微传感器芯片上；

其中，所述贵金属选自IB族和VIII族的金属元素中的一种或多种。