[发明专利]常温一氧化碳气体敏感元件的制备方法

说明书

本发明属于在常温下测定一氧化碳气体的敏感元件的制备技术。

为了避免一氧化碳气体对人体的毒害作用，进行燃烧过程控制和火灾预警的需要，利用金属氧化物半导体材料在一氧化碳气氛中的电导变化，实现一氧化碳气体的低浓度检测，一直是气体传感器研究中的热门课题。目前可用于一氧化碳气体检测的半导体气敏元件为加热元件。日本费加罗公司生产的TGS203型气敏元件是采用高低温循环加热方式，低温80℃检测，高温300℃脱附。其元件主材料为SnO₂，添加剂有0.4Wt%Pd和50Wt%x-AL₂O₃N·Murakami，K·Takahata and T·SeiYama.Proc.4th Int·conf·Solid-state sewsors and Actuators，Tokyo.Japan，June 2-5，1989，618-621）。

本发明的目的是提供一种利用SnO_X多晶粉末为主体材料并通过适当掺杂制备常温CO气体敏感元件的方法。

本发明的以SnO_X为主体材料，SnO_X中的x值在1.0-1.6之间呈非化学剂量比，SnO_X通过硫酸亚锡热分解法获得。

本发明的添加剂为Al₂O₃，MgO、Pt粉，钯粉、In₂O₃、ThO₂，敏感体材料的选择及配比为：按重量比计算，以SnO_X为100%，则Al₂O₃为5～10%，MgO为0.1～0.5%，Pt为0～1.0%，Pd为0～2.0%，In₂O₃为0～0.8%，Bi₂O₃为0～1.0%，ThO₂为0～1.2%在添加剂中In₂O₃、Bi₂O₃主要用于调整元件在洁净空气中的阻值Al₂O₃用于增大材料的比表面积，MgO用于改进元件对CO气体的响应和恢复速度。Pt、Pd、ThO₂为增敏剂。

由于添加剂的组份，重量比的不同，元件的输出特性可以有很大不同，元件输出特性初始值可根据用户的不同需要通过组份和添加量的改变进行调整。

本发明的制备过程，选择SnO_X作主体材料与适量添加剂充分混合研磨后，制成糊状浆料将其涂敷在一对金属电极上，制成直径为1mm左右的微珠式元件，元件经烧结，老化后便可制成常温一氧化碳气体敏感元件，本发明电极的形状可以片状即片对结构，也可以是螺线状即对插结构，将元件与20Ω～150Ω负载电阻R_L串联，加以4～7V直流电压，则通过元件在洁净空气中与一定浓度CO气氛中R_L两端端电压V_L的变化，可实现CO气体浓度的检测，元件对一氧化碳气体的敏感响应特性可以呈现为振荡波形，也可以为非振荡型式，对CO气体有较高的敏感响应和快的响应恢复。

本发明可以实现一氧化碳气体的室温检测，元件表面温度低，本质安全，功耗小，应用电路简单，测试电路输出电信号与CO气体浓度成正比，可直接用于CO气体浓度定量检测。

元件对几种干扰气体如甲烷、丁烷、庚烷、乙酸、异丙醇、二氧化碳等气体在规定浓度下灵敏度很低，选择性很好，元件具有较好的耐温、耐湿性能和长期工作稳定性。可用于家庭及工业一氧化碳检测报警。

本发明提供的实施例如下：

实施例1：

将硫酸亚锡置于560℃茂福炉中焙烧8小时，制成SnO1.4按重量比100%SnO_1.4，7%Al₂O₃，0.1%MgO，0.6%Pt称取以上几种粉末状材料，干湿磨后制成糊状浆料，在镙线型铂丝内外插丝上涂敷并制成微珠式元件。元件经720℃90分钟空气中烧结。

实施例2：

将硫酸亚锡置于560℃茂福炉中焙烧8小时，制成SnO_1.2