[发明专利]一种基于IGZO纳米颗粒的ppb级别硫化氢气体传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于IGZO纳米颗粒的ppb级别硫化氢气体传感器，包括，气敏涂层(5)、陶瓷管(4)、金属电极Ⅰ(8)、金属电极Ⅱ(9)、电阻丝(6)，其特征在于：所述金属电极Ⅰ(8)和金属电极Ⅱ(9)平行环绕在所述陶瓷管(4)两端，所述金属电极Ⅰ(8)伸出引脚Ⅰ(1)和引脚Ⅴ(10)，所述金属电极Ⅱ(9)伸出引脚Ⅱ(2)和引脚Ⅵ(11)，所述气敏涂层(5)均匀涂覆在陶瓷管(4)外表面，所述电阻丝(6)螺旋穿过所述陶瓷管(4)，形成引脚Ⅲ(3)和引脚Ⅳ(7)，所述气敏涂层(5)由IGZO纳米颗粒制成。

2.根据权利要求1所述的一种基于IGZO纳米颗粒的ppb级别硫化氢气体传感器，其特征在于：所述电阻丝(6)由Ni-Cr材料制成，电阻值为33～37欧姆。

3.根据权利要求1所述的一种基于IGZO纳米颗粒的ppb级别硫化氢气体传感器，其特征在于：所述IGZO纳米颗粒由如下步骤制备得到，

步骤1：将硝酸铟、硝酸镓、乙酸锌按照原子比为In:Ga:Zn＝1:1:1的比例溶于溶剂中；

步骤2：在步骤1制备得到的溶液中加入稳定剂，进而在水浴加热磁力搅拌器中搅拌形成透明均匀的凝胶，在室温下静置陈化24h～36h得到In-Ga-Zn-O前驱体；

步骤3：制备适量浓度的ZnO纳米颗粒溶液，依次经过超声震荡、粉碎得到均匀分散的ZnO纳米颗粒溶液；

步骤4：在所述步骤3得到的所述ZnO纳米颗粒溶液中加入一定量的所述步骤2制备的In-Ga-Zn-O前驱体溶液，依次再经超声震荡、粉碎得到混合溶液；

步骤5：将所述步骤4得到的混合溶液烘干后退火得到所需IGZO超晶格纳米颗粒。

4.根据权利要求3所述的一种基于IGZO纳米颗粒的ppb级别硫化氢气体传感器，其特征在于：所述步骤1的所述溶剂为乙二醇甲醚。

5.根据权利要求3所述的一种基于IGZO纳米颗粒的ppb级别硫化氢气体传感器，其特征在于：所述步骤2的所述稳定剂为0.5mol/L的乙醇胺，所述水浴加热温度为60-70℃，搅拌时间为60-70min，转速为400-600rpm。

6.根据权利要求3所述的一种基于IGZO纳米颗粒的ppb级别硫化氢气体传感器，其特征在于：所述步骤3的所述适量ZnO纳米颗粒溶液的制备是通过将0.1g尺寸30nm～50nm的ZnO纳米颗粒溶于5ml～7ml乙二醇甲醚中得到。

7.根据权利要求3所述的一种基于IGZO纳米颗粒的ppb级别硫化氢气体传感器，其特征在于：所述步骤3和所述步骤4中所述的超声震荡时间为10～15min，所述粉碎采用超声细胞粉碎机，在功率为50％～65％条件下粉碎10～15min。

8.根据权利要求3所述的一种基于IGZO纳米颗粒的ppb级别硫化氢气体传感器，其特征在于：所述步骤5的烘干温度为100～150℃，烘干时间为30～45min，退火温度为700～900℃，退火时间为30～40min。

9.一种基于IGZO纳米颗粒的ppb级别硫化氢气体传感器的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤，

步骤1：取0.01～0.03g所述IGZO纳米颗粒倒入研钵中轻轻研磨，研磨完毕后将粉末倒入样品瓶中；

步骤2：将1～3ml无水乙醇加入到步骤1所述的样品瓶中，进行超声波震荡，使步骤1所述粉末均匀分散在所述无水乙醇中形成混合浆料；

步骤3：用毛细吸管将步骤2得到的混合浆料均匀滴在所述陶瓷管(4)、金属电极Ⅰ(8)和金属电极Ⅱ(9)的外表面，形成一定厚度的气敏涂层(5)；

步骤4：将所述电阻丝(6)螺旋穿过烧结的所述陶瓷管(4)，然后将上述器件按照通用气敏元件的要求对引脚和电极进行焊接和封装，从而得到基于IGZO纳米颗粒的ppb级别硫化氢气体传感器。

10.根据权利要求9所述的一种基于IGZO纳米颗粒的ppb级别硫化氢气体传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤3的所述气敏涂层(5)的厚度为50微米。