[发明专利]一种氢气传感器结构及其制备方法

说明书

本发明描述了一种氢气传感器结构及其制备方法，属于氢气传感器领域。技术方案：该新型传感器结构是基于纳米钯颗粒、碳纳米管和聚偏氟乙烯(PVDF)为原料。采样静电纺丝和浸渍的方法进行混合而成。其具体制备方法是使用静电纺丝工艺把PVDF制作成纤维薄膜，把碳纳米管和钯颗粒在乙醇的混合下搅拌均匀，再把PVDF薄膜浸渍在该溶液中，然后100度干燥即可制作成氢气传感器。有益效果：本发明所述的传感器具有灵敏度高、恢复快和成本低等优点。

技术领域

本发明属于氢气传感器领域，尤其涉及一种氢气传感器结构及其制备方法。

背景技术

氢气是一种高效、可再生而且环保的资源，被认为是未来最具有吸引力的能源资源。目前，氢气正在用于内燃机和燃料电池，而且很快将凭借其清洁排放的潜力成为无处不在的能源，被应用于汽车、房屋等。但是由于氢气无色、无味、在干燥空气中浓度介于4％到70％时极易爆炸，因此存储和使用氢气的危险是亟待解决的问题。因此，室温下对氢气泄露的检测，特别是低浓度的检测，对于安全是十分重要的。

满足氢气安全利用的一个关键方面是氢气传感器。安全氢气传感器是被公认为成功应用氢气的关键。美国能源部发表了一份安全氢气传感器的目标要求规范，提出氢气传感器的参数要求和氢气传感器的候选方案，要求精度高，响应时间快(小于1秒)，测量范围为1％到10％。

目前有很多种不同原理的氢气传感器，包括燃烧式氢气传感器、电化学氢气传感器、半导体氧化物氢气传感器、热导型氢气传感器等。但是，现有的这些氢气传感器在响应速度、重复性、工作温度等方面均具有各自的缺点，存在进一步改进的空间。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种氢气传感器结构及其制备方法，该氢气传感器具有灵敏度高、响应快、恢复快、重复性好等特点，且该传感器制作简单，成本低，成品率高，适合大规模生产和应用。

技术方案如下：

一种氢气传感器结构，包括：钯、碳纳米管、PVDF纤维薄膜，所述钯和碳纳米管负载在所述PVDF纤维薄膜上。

进一步的，所述钯和碳纳米管在乙醇下混合的比例为10:1到1:10之间，或者将碳纳米管替换为石墨烯或者贵金属中的任意一种。

进一步的，所述PVDF纤维薄膜使用静电纺丝法或者微纳技术法制作而成。

本发明还包括一种氢气传感器结构制备方法，步骤如下：

S1、按1(钯/g)：10(三正辛基膦/ml)的质量体积比将钯和三正辛基膦混合并进行超声，然后再按1(钯/g)：90(三正辛基膦/ml)的质量体积比加入三正辛基膦；

S2、取出步骤S1的溶液放到高温炉中，缓慢加热，保持高温若干时间，然后自然降温到室温；

S3、取出步骤S2制备后的溶液或者黑色固体，使用乙醇作为溶剂进行溶解，放进超声仪进行超声，然后使用离心机进行离心，得到溶质即为钯颗粒；

S4、取出步骤S3后的钯在真空冷冻室里进行冷冻结晶保存备用；

S5、取出适量步骤S4中的钯，另取出适量碳纳米管，二者比例为1:1或者2:1，在乙醇的下进行混合成溶液备用；

S6、按照1(HMPA/ml):1(丙酮/ml)：200(PVDF/mg)的体积质量比，在水浴中进行搅拌，使溶液变为透明粘稠状；

S7、取出步骤S6的溶液在静电纺丝仪器上进行纺丝成纤维薄膜备用；

S8、取出步骤S7的薄膜使用仪器进行切割，再取出步骤S5的溶液，把PVDF纤维薄膜浸渍到步骤S5的溶液中，然后取出干燥，收藏备用；

S9、取出步骤S8的传感器制作电极。