[发明专利]一种高性能二氧化硅-二氧化锡氢气传感器

说明书

本发明公开了一种高性能二氧化硅‑二氧化锡氢气传感器。通过丝网印刷技术将所制备的介孔SiO₂印刷到SnO₂气体传感器的表面形成改性层，得到高性能的氢气传感器。通过介孔SiO₂改性的SnO₂气体传感器，由于表面改性膜的存在，提高了其对于氢气的灵敏度，并降低了苯、丙酮等大分子气体对氢气的干扰，有效提高了其对于氢气的选择性。

技术领域

本发明涉及氢气传感器的技术领域，特别地，涉及一种高性能SiO₂-SnO₂氢气传感器及其制备工艺。

背景技术

随着科学技术的发展，氢气这种绿色无污染能源越来越多应用到人类的生产生活，但是氢气是一种易燃易爆气体，在空气中的体积分数为4％-75％时，极易发生燃烧爆炸，存在极大的安全隐患。因此对于氢气探测及监控是人们要解决的一大难题，而气体传感器正扮演着这一不可或缺的角色。在各类气体传感器中，半导体金属氧化物气体传感器以其结构简单、价格低廉、响应快等优势在市场上独占鳌头，而SnO₂基气体传感器则是其中应用最广泛的。但是SnO₂气体传感器用于氢气探测时容易受到其他还原性气体的干扰，在灵敏度和选择性等方面有待改善。

发明内容

本发明目的在于针对现有SnO₂气体传感器对氢气的灵敏度和选择性较差等问题，提供一种高性能SiO₂-SnO₂氢气传感器及其制备工艺。基于丝网印刷技术的介孔SiO₂表面改性的高性能SnO₂氢气传感器制备工艺。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种高性能SiO₂-SnO₂氢气传感器，包括SnO₂气体传感器和印压在SnO₂气体传感器上的介孔SiO₂改性层，所述的介孔SiO₂改性层厚度为7-23μm。

按上述方案，所述的介孔SiO₂改性层厚度优选为15-23μm。

一种高性能SiO₂-SnO₂氢气传感器的制备方法，包括以下步骤：

1)将介孔SiO₂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SnO₂气体传感器基片上；

3)置于干燥箱中，干燥使印油挥发；

4)多层印制：重复步骤(2)和(3)将印有1层介孔SiO₂的SnO₂气体传感器加印到不同层数；

5)将步骤4)所得气体传感器干燥，然后移至马弗炉中450-500℃烧结得到空白的SnO₂气体传感器。

按上述方案，介孔SiO₂粉末孔道结构清晰，孔径均匀，具有良好的介孔特性，介孔孔径为2-3nm。

按上述方案，所述步骤1)中印油和介孔SiO₂粉末的质量比10:1-8:1。通过控制印油与介孔SiO₂粉末的比例可调整印制的每层介孔SiO₂改性层的质量及调控总厚度，由此可达到最佳的改性效果。

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5)中烧结为先升温为150℃，恒温20min，然后升温为300℃，恒温20min，最后将马弗炉温度设置为450-500℃℃，恒温2h。