[发明专利]一种柏林绿气敏材料传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种柏林绿气敏材料传感器，包括基底以及设置于所述基底上的柏林绿膜层和对电极，所述对电极设置成通过柏林绿膜层电导通。本发明还提供了一种柏林绿气敏材料传感器的制备方法及其应用。本发明柏林绿气敏材料传感器在较低的工作温度下对ppb浓度的氨气有响应，即有氨气存在情况下，柏林绿膜层的电阻值会变大，当对电极接通外电源时其对应的电流信号减小，由此对氨气产生电信号响应。并且，柏林绿膜层相对于丙酮、甲醇、甲苯、甲酸表现优异的选择性。

技术领域

本发明涉及气敏传感器技术领域，具体涉及一种柏林绿气敏材料传感器，本发明还涉及该柏林绿气敏材料传感器的制备方法以及该柏林绿气敏材料传感器的应用。

背景技术

气敏传感器广泛应用于空气质量检测、快速医疗诊断、安保检测等领域。在众多气体传感器种类中，电阻式气体传感器具有结构简单、器件尺寸小、成本低等优势一直是气体传感器领域研究的重点。然而，低选择性和高工作温度一直是电阻式气体传感器难以克服的难题。高选择性是保证准确检测气体的基本前提，低工作温度有利于简化器件结构和降低能耗，两者都是决定气敏传感器工作范围的重要条件。

目前，应用最广泛的电阻式气敏传感器主要是基于金属氧化物半导体材料，其中SnO₂商业化程度最高。Yihui Zou等(ACS Sensors，第2卷(2017)，第897～902页)报道了一种SnO₂空心纳米纤维对三乙胺表现超高的响应。当三乙胺的浓度为100ppm时，其响应值达到49.5。然而，其最佳的工作温度仍然高达270℃，且在此温度下对其它气体也有响应。因此，开发出一种高选择性、低工作温度的气敏材料及传感器显得十分必要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种柏林绿气敏材料传感器，本发明还提供了一种柏林绿气敏材料传感器的制备方法，本发明还提供了一种柏林绿气敏材料传感器在氨气检测上的应用，以解决现有气敏传感器存在的选择性低、工作温度高等缺陷。

第一方面，本发明提供了柏林绿气敏材料传感器，包括基底以及设置于所述基底上的柏林绿膜层和对电极，所述对电极设置成通过柏林绿膜层电导通。

本发明柏林绿气敏材料传感器包括基底以及设置于所述基底上的柏林绿膜层和对电极，对电极分别设置于柏林绿膜层上，且对电极通过柏林绿膜层电导通。柏林绿膜层在较低的工作温度(100℃)下对ppb浓度的氨气有响应，即有氨气存在情况下，柏林绿膜层的电阻值会变大，当对电极接通外电源时其对应的电流信号减小，由此对氨气产生电信号响应。并且，柏林绿膜层相对于丙酮、甲醇、甲苯、甲酸表现优异的选择性。柏林绿对氨气优异的气敏性能主要源于其对氨气分子的选择性吸附能力以及氨气分子的给电子能力。综合工作温度、选择性和探测极限等各方面气敏性能，此发明报道的柏林绿气敏材料性能十分优越，使其在电阻式氨气传感器具有巨大应用前景。

优选的，所述柏林绿膜层的厚度为10～100μm。

优选的，所述基底为陶瓷基底。

优选的，所述陶瓷基底中穿插有加热电阻丝。

第二方面，本发明还提供了一种柏林绿气敏材料传感器的制备方法，包括以下步骤：

制备柏林绿浆糊：提供柏林绿粉末，向柏林绿粉末中添加去离子水或者醇有机溶剂并研磨成浆糊状，制得柏林绿浆糊；

制备柏林绿气敏材料传感器：提供设有对电极的基底，将所述柏林绿浆糊涂覆于基底上且覆盖对电极，干燥后制得柏林绿气敏材料传感器。

本发明第二方面所述的柏林绿气敏材料传感器的制备方法具有制备步骤简单、成本相对较低等优点，可用于大规模工业化生产，制得的柏林绿气敏材料传感器可以在较低温度下、高选择性检测氨气，相对于现有其他的氨气检测用电阻式传感器具有明显的优势。此气敏材料原料价格低廉、制备方法简单、器件制作工艺简洁，是一种很有潜力的气敏材料。此气敏材料有利于促进电阻式气体传感器商业化进程。