[发明专利]一种基于表面二氧化硅改性的高选择性二氧化锡气体传感器

说明书

本发明公开了一种基于表面SiO₂改性的高选择性氢气传感器。它以二甲基二乙氧基硅烷为硅源，利用化学气相沉积技术在SnO₂气体传感器表面沉积一层致密SiO₂层而得到。本发明提供的高选择性氢气传感器选择性大幅提高，可有效降低乙醇、丙酮等大分子气体对氢气的干扰。氢气检测灵敏度高，对氢气的响应值最大为140左右，工作温度最低可达到200℃。

技术领域

本发明涉及一种基于表面SiO₂改性的SnO₂气体传感器，属于材料表面工程领域。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，氢气作为一种清洁能源的使用范围越来越广泛，更加贴近人们的日常生活，在电力、民用住宅、新能源汽车等方面有了更进一步的应用前景。但是氢气是易燃易爆气体，在生产、储存、运输和使用过程中均容易产生危险，存在一定的安全隐患，因此氢气能源的安全和管理是目前急切需要解决的问题。气体传感器由于其价格低廉、可靠性高、体型较小及低功耗等优点应用范围广泛。

在各类氢气传感器中，金属氧化物半导体气体传感器因为氢气具有高灵敏性、制作成本低、性能稳定等优点被广泛的应用。SnO₂作为一种典型的金属氧化物半导体材料，具有稳定的物理化学性能，价格低廉，制备工艺简单等优点，因此可以将其作为气敏材料制备气体传感器。但是SnO₂气体传感器选择性较差，这制约了该类气体传感器在市场上的应用。如何制备一种选择性较高、灵敏度高、性能稳定以及成本低廉的气体传感器成为人们研究的关注点。

发明内容

本发明目的在于针对现有传感器对氢气选择性较差、灵敏度有待提高的问题，基于化学气相沉积技术(CVD)的SiO₂过滤膜制备工艺，得到一种基于表面SiO₂改性的高选择性氢气传感器。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种基于表面SiO₂改性的高选择性氢气传感器，它以二甲基二乙氧基硅烷(DEMS)为硅源，利用化学气相沉积技术在SnO₂气体传感器表面沉积一层致密SiO₂层而得到。

按上述方案，化学气相沉积温度为500℃-600℃，沉积时间为2-10h。

按上述方案，化学气相沉积温度优选为550-600℃，沉积时间优选为4-8h。

基于表面SiO₂改性的高选择性氢气传感器的制备方法，步骤如下：

提供SnO₂气体传感器；

提供硅源物质二甲基二乙氧基硅烷(DEMS)，控制CVD条件，利用CVD法在SnO₂气体传感器表面沉积一层致密SiO₂层。

按上述方案，所述SnO₂气体传感器的制备方法：

1)称量适量的市售二氧化锡粉末，和印油快速用力研磨，将印油与粉末研磨均匀，使其充分混合；

2)将步骤1)所得的浆料利用丝网印刷法印制于空白气体传感器基片上；

3)置于干燥箱中，干燥使印油挥发；

4)将步骤3)所得气体传感器移至马弗炉中，600℃烧结2小时，得到空白的SnO₂气体传感器。

按上述方案，步骤3)的干燥温度为60℃，干燥1小时。

按上述方案，步骤4)中先升温为200℃，恒温10min，然后升温为400℃，恒温10min，最后将马弗炉温度设置为600℃，恒温2h。