[发明专利]一种抗有机硅中毒的双涂层H2

说明书

本发明属于半导体氧化物气体传感器技术领域，公开一种抗有机硅中毒的双涂层H₂传感器及其制备方法。所述传感器为旁热式传感器，由Al₂O₃陶瓷管、两个环状金电极、四条铂丝引线、敏感内层、抗毒外层、铬镍加热丝、六脚管座组成；其中，敏感内层材料为纳米In₂O₃，抗毒外层材料为负载In₂O₃的氧化铝纤维。制备方法：（1）、制备敏感内层材料‑‑纳米In₂O₃；（2）、制备抗毒外层材料‑‑负载In₂O₃的氧化铝纤维；（3）、按旁热式传感器的制备工艺先涂覆敏感内层材料，再涂覆抗毒外层材料，制备双涂层H₂传感器。本发明制备的传感器表现出良好的抗中毒性能，符合可燃气体探测器国家标准GB 15322.2‑2019对抗中毒性能的要求。

技术领域

本发明属于半导体氧化物气体传感器技术领域，具体涉及一种抗有机硅中毒的双涂层H₂传感器及其制备方法。

背景技术

氢气由于其燃烧效率高、产物无污染等优点，与太阳能、核能一起被称为三大新能源。作为一种新能源，氢气在航空航天、军事、核电站安全检测等领域得到广泛的应用；同时氢气作为一种还原剂和载气也被广泛应用于燃料电池、化工合成、半导体制造等领域。但氢气分子很小，在生产、运输、存储和使用的过程中极易发生泄漏。当与空气混合体积比为4-75%时，极易发生爆炸。因此为了氢气的安全生产、使用以及人身、设备的安全，对氢气做出快速、准确的在线检测和监控十分必要。

气敏传感器是一种检测、监控各种有毒有害、易燃易爆等气体的器件，在大气环境监测和治理、智能家居、公共安全、化学生产与仓储以及反恐/军事安全等领域有非常广泛的应用。其中，金属氧化物半导体气体传感器作为应用最多的一种传感器，与其它传感器相比，具有灵敏度高、轻便易于携带、稳定性好以及生产成本低等优点。金属氧化物半导体气体传感器在工作时，目标气体在传感器气敏材料的表面吸附并发生相关反应以及电子的转化等，导致材料的电导率发生改变，即增大或减小，最终使得传感器可以实现对气体的检测。氧化铟（In₂O₃）作为半导体金属氧化物的典型代表，呈淡黄色粉末状态，密度为7.179 g/cm³，熔点为1190 ℃，晶格能为13928 kJ/mol，不溶于水，微溶于热无机酸，具有立方铁锰型晶体结构，每个晶胞含有16个分子。由于In³⁺电负性较低，使得In₂O₃易偏离化学计量比形成较多氧空位，具有较强的气体吸附能力，即具有良好的气敏性能。氧化铟（In₂O₃）的禁带宽度3.55-3.75 eV之间，是典型的N型半导体，电阻率较小，催化活性高，具有良好的光学和电学特性，因此近年来成为了气敏材料领域的研究热点。