[发明专利]一种限域型氢气传感器制备方法

说明书

本发明涉及气体传感器技术领域，具体地说是一种限域型氢气传感器制备方法，在CNC上沉积20‑1000个循环的ALD SnO₂膜，在CNC上沉积1‑500个循环的NiO，沉积40个循环的NiO，沉积SnO₂，制备SnO₂外表面限域和SnO₂纳米管内表面限域NiO样品，在CNC上沉积NiO，然后沉积ALD‑SnO₂，再沉积NiO即可得到SnO₂内外表面同时限域NiO，在400‑1200℃下用空气煅烧3小时后形成模板，去除模板接口获得材料，本发明同现有技术相比，NiO和SnO₂的协同效应导致了I‑NiSnNCs的漏斗效应，实现了对氢的高传感性能。

技术领域

本发明涉及气体传感器技术领域，具体地说是一种限域型氢气传感器制备方法。

背景技术

纳米空间限域材料因其纳米尺寸可控、活性位点可设计、微环境中纳米结构可调等而备受关注，通过将限域空间内的浓度转化为可直接观测物理量，对研究纳米限域效应具有非常重要的意义。众所周知，气体传感器可以将气体浓度等信号转化为直接测量的电学信号，为研究纳米空间限域效应提供了可能。氢气(H₂)因其来源丰富和环境友好，并且在能源存储、能源转化和化工领域具有广泛应用而引起人们越来越多的关注，氢气传感器广泛应用于包括氢气在内的各个领域，如电池安全监测、呼出气检测等。如锂离子电池在过充/快速充电过程中可生成锂枝晶并刺穿电池中的隔板导致短路，从而产生多种可燃性气体(如CO、CH₄、C₂H₂、C₃H₆、C₂H₄和CO₂等)与其他气体相比，H₂可更先被检测到；因此，可设计更为灵敏的H2传感器，以用于LIB安全报警系统的现场检测。

MOS材料因其性能优异而被广泛使用，但是在氢气检测领域面临着以下问题：

(1)目前氢传感器可检测氢气的浓度范围较高，约为0.1％至10％，很难满足低浓度检测领域的需求；

(2)MOS选择性较差；

(3)氢气检测很多都使用贵金属；

因此，本发明设计了一种限域型氢气传感器制备方法，考虑到纳米限域空间的浓度富集效应，选取非贵金属NiO作为敏感材料并将其限域到S_nO₂管内，用以提高MOS检测能力和选择性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种限域型氢气传感器制备方法，考虑到纳米限域空间的浓度富集效应，选取非贵金属NiO作为敏感材料并将其限域到SnO₂管内，用以提高MOS检测能力和选择性。

为了达到上述目的，本发明提供一种限域型氢气传感器制备方法，包括NiSnNCs气敏材料合成，NiSnNCs气敏材料合成包括以下步骤：

S1：在CNC上沉积20-1000个循环的ALD SnO₂膜；

S2：沉积40个循环的NiO，制备SnO₂外表面限域NiO样品，记为Ni-out-SnNCs；

S3：在CNC上沉积1-500个循环的NiO；

S4：沉积SnO₂，制备SnO₂纳米管内表面限域NiO样品，记为Ni-in-SnNCs；

S5：在CNC上沉积NiO，然后沉积ALD-SnO₂，再沉积NiO即可得到SnO₂内外表面同时限域NiO记为Ni-out and in-SnNCs；