[发明专利]增加多功能气敏传感器气体选择功能的方法和气敏传感器

说明书

本申请公开了一种增加多功能气敏传感器气体选择功能的方法和气敏传感器。本申请增加多功能气敏传感器气体选择功能的方法包括，在气敏传感器探头的半导体气敏材料层表面形成纳米贵金属颗粒修饰层，使得气敏传感器的单一探头即可实现在0‑400℃的工作温度范围对至少三种气体的选择性检测。本申请增加多功能气敏传感器气体选择功能的方法，利用纳米贵金属颗粒修饰半导体气敏材料层表面，提升了气敏传感器的气体选择性、拓展了其选择气体的种类，能够实现在0‑400℃的工作温度范围对至少三种气体的选择性检测，为制备气体选择功能更多的多功能气敏传感器提供了一种新的方案和途径。

技术领域

本申请涉及气敏传感器技术领域，特别是涉及一种增加多功能气敏传感器气体选择功能的方法和气敏传感器。

背景技术

传感器作为物联网、人工智能的基础和关键功能单元，被认为是现代信息技术的三大支柱之一。气敏传感器在工业制造、环境监测、药物诊断、个人安全等方面发挥重要作用。基于半导体的电阻式气敏传感器具有体积小、结构简单、响应高、价格低廉等优势。

半导体电阻式气敏传感器检测气体的原理是气体在其表面发生吸附和化学反应，因而对多种气体都有响应，但是气体检测的工作环境一般较复杂，而单探头气敏传感器在多组分混合气体检测中存在交叉敏感的问题，难以在干扰气体中有选择性的识别目标气体。因此，很多研究致力于通过材料制备以及增加过滤膜等方法提升半导体电阻式气敏传感器的气体选择性；如何提升气敏传感器的气体选择性、拓展其选择气体的种类是很重要的技术，也是目前气敏传感器技术领域的研究重点和难点。

目前报道的利用单探头实现多气体的选择性检测的方案主要是通过调控温度来实现气体选择性的调控。然而，现有的研究仅仅实现了对两种气体的选择性调控；即在A温度对X气体选择性响应，然后通过改变温度到B，对Y气体选择性响应。

为了实现两种以上或更多气体的检测，目前采用的技术是，将多个不同敏感特性的气敏传感器元件组成阵列集成使用，分别测试不同的材料制成的气敏传感器元件对气体的响应性能，进行大量数据分析和多数据比对分析来识别检测两种以上或更多的气体。但是，这类器件不是单探头器件，存在体积大、结构复杂、测试过程和数据处理耗时久且繁琐等问题。

综上所述，现有的气敏传感器，尤其是单一探头的气敏传感器，最多只能实现双功能气体选择性，即只能够通过温度调控使得气敏传感器能够对两种气体进行检测；并且，这种通过温度调控实现双功能气体选择性的方式，温度调控范围较大，增加器件的工作温度存在一系列在安全上的隐患和能耗上的缺陷。目前尚未有单一探头的气敏传感器能够实现两种以上气体选择功能的研究和报道。

发明内容

本申请的目的是提供一种增加多功能气敏传感器气体选择功能的方法，以及具有更多的气体选择功能的气敏传感器。

为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：

本申请的一方面公开了一种增加多功能气敏传感器气体选择功能的方法，包括在气敏传感器探头上的半导体气敏材料层表面形成纳米贵金属颗粒修饰层，使得气敏传感器的单一探头即可实现在0-400℃的工作温度范围对至少三种气体的选择性检测。其中，纳米贵金属颗粒修饰层，是指由纳米贵金属颗粒堆积形成的层。

需要说明的是，本申请研究发现，在半导体气敏材料层表面修饰纳米贵金属颗粒，可以增多单一探头的气体选择功能，实现在0-400℃的工作温度范围对至少三种气体的选择性检测；提升了气敏传感器的气体选择性、拓展了其选择气体的种类。可以理解，本申请的关键在于研究发现通过纳米贵金属颗粒修饰半导体气敏材料的方式可以增加被选择的气体的种类，从而实现至少三种气体的选择性和检测；至于具体的纳米贵金属颗粒可以参考现有的贵金属纳米材料，具体的半导体气敏材料也可以参考现有的气敏传感器，气敏传感器探头的衬底也可以参考现有的气敏传感器，例如采用陶瓷管、硅片、玻璃、塑料等。但是，为了确保气敏传感器的气体选择功能，本申请的一种实现方式中，对纳米贵金属、半导体气敏材料和衬底等都进行了详细限定，详见以下技术方案。