[发明专利]一种用于检测硫含量的氧化锌-二氧化钛传感器及其制备方法与应用

说明书

一种用于检测硫含量的氧化锌‑二氧化钛传感器及其制备方法与应用，属于传感器领域。本发明的目的是为了解决现有柴油硫含量检测方法便携性差、成本高、效率低等问题，所述传感器包括绝缘的氧化铝陶瓷基底，陶瓷基底上覆盖一层叉指电极和采用磁控溅射法沉积在陶瓷基底上的氧化锌‑二氧化钛薄膜，该氧化锌‑二氧化钛薄膜可以在柴油中稳定存在，会随柴油中硫化物含量而改变氧化锌‑二氧化钛薄膜的电导率。本发明采用磁控溅射技术在氧化铝陶瓷上制备的氧化锌‑二氧化钛复合薄膜均匀致密，附着力强，在柴油中长时间浸泡不会出现脱落的问题。制备方法简单，并且制备的基于磁控溅射制备的氧化锌‑二氧化钛的硫传感器具有较好的重复性。

技术领域

本发明属于传感器领域，具体涉及一种用于检测硫含量的氧化锌-二氧化钛传感器及其制备方法与应用。

背景技术

柴油中的硫化物含量直接影响油的质量，而且硫化物会对炼油的设备，汽车发动机等机械设备造成破坏，燃烧后的产物(SO₂等)也会污染环境、影响人们的健康。出于对人们的身体健康、环境及经济等角度考虑，各国相继制定了严格的排放标准，对燃料油的硫含量进行了严格的控制。目前欧盟实施的排放标准中，要求硫含量不高于10ppm。我国也对油中硫含量的标准逐渐提高，在2020年提出的国VI标准中，要求硫含量不高于10ppm。随着油的标准的逐渐提高，燃料油逐渐向低硫方向发展。为了更好的执行国家制定的排放标准，一方面国家需要提高监管的力度，另一方面需要原油脱硫技术的发展和油中硫含量的快速检测。

目前有较多的方法可以检测油中硫含量，使用较多的有燃灯法、库伦法、紫外荧光法、波长色散X射线荧光法、能量色散X射线荧光法、电感耦合等离子体发射光谱法等。这些检测方法都无法实现对油中的硫含量进行快速的检测，而且往往需要大型的设备，便捷性较差，因此寻找一种便捷、快速、灵敏度高的检测方法是必要的。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有柴油硫含量检测方法便携性差、成本高、效率低等问题，提供一种用于检测硫含量的氧化锌-二氧化钛传感器及其制备方法与应用，制备的传感器用于检测柴油中的硫化物含量。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种用于检测硫含量的氧化锌-二氧化钛传感器，所述传感器包括绝缘的氧化铝陶瓷基底，陶瓷基底上覆盖一层叉指电极和采用磁控溅射法沉积在陶瓷基底上的氧化锌-二氧化钛薄膜，该氧化锌-二氧化钛薄膜可以在柴油中稳定存在，会随柴油中硫化物含量而改变氧化锌-二氧化钛薄膜的电导率。

进一步地，所述叉指电极的材料为导电金属，如金、银、铂等。

进一步地，所述氧化锌-二氧化钛薄膜的厚度为100-600nm。如果氧化锌-二氧化钛薄膜的厚度较小，此时氧化锌-二氧化钛薄膜的电阻过大，会使得仪器的测试误差增大。如果氧化锌-二氧化钛薄膜的厚度较大，此时氧化锌-二氧化钛薄膜的电阻过小，使得柴油中的硫化物的吸附引起的传感器的电阻的变化率较小，造成识别的困难。综合考虑，将薄膜厚度限定为100-600nm。

进一步地，所述氧化锌和二氧化钛的比例为4:1-2:1。通过控制溅射时电源的功率来调节氧化锌和二氧化钛的比例。

一种上述用于检测硫含量的氧化锌-二氧化钛传感器的制备方法，直接在陶瓷上采用磁控溅射的方法同时沉积氧化锌和二氧化钛，所述的陶瓷片为氧化铝陶瓷，陶瓷上覆盖一层叉指电极。采用磁控溅射法制备氧化锌-二氧化钛薄膜，所述方法为：

步骤一：将覆盖有叉指电极的氧化铝陶瓷片放置在乙醇溶液中超声清洗，去除衬底表面的杂质；

步骤二：将氧化锌靶材和二氧化钛靶材放置在腔室中，将覆盖有叉指电极的氧化铝陶瓷片放在靶材上方，关闭腔室，抽取真空使腔室内的真空度为0.001-0.003Pa；