专利名称：涂覆式氨气传感器纳米薄膜及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种涂覆于传感器的薄膜，尤其涉及一种涂覆式氨气传感器纳米薄膜，本发明还涉及一种用于制备上述纳米薄膜的制备方法，属于薄膜材料技术领域。
背景技术：
氨虽以低浓度存在于大气中，但是较低浓度的氨仍对人们及环境有不良影响，其对口、鼻膜及上呼吸道有很强的刺激作用，且在一定的条件下氨对环境中的物质也有较强的腐蚀作用，因此快速准确的测定出他们的含量为空气环境的治理提供依据，是十分必要的。目前国家推荐的监测方法为纳氏试剂分光光度法，该法灵敏性比较高，但选择性稍差，不适用于现场监测。
目前基于In2O3材料得半导体氨气传感器已有文献报道，由现有的文献报道可知，以In2O3为气敏材料制作的微型传感器存在的问题就是In2O3对氨气的选择性差，灵敏度不高(这是因为In2O3颗粒大且不均匀)，In2O3的制备方法和敏感膜的制作技术会直接影响其气敏性能，敏感膜的制作大多采用比较复杂的物理方法，由于采用物理方法制作的敏感膜不太稳定，至今较难开发应用。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种具有良好响应性、选择性、检测灵敏度高、稳定性好的涂覆式氨气传感器纳米薄膜。
本发明的第二个目的在于提供一种具有上述功能的涂覆式氨气传感器纳米薄膜的制备方法，本发明的第一个目的通过以下技术方案得以实施涂覆式氨气传感器纳米薄膜，其配方按物质的量之比是三氧化铟∶钛酸丁脂＝(100～90)∶(0～10)。
所述的涂覆式氨气传感器纳米薄膜，其优选的配方按物质的量之比是三氧化铟∶钛酸丁脂＝99∶1。
本发明的第二个目的通过以下技术方案得以实施一种涂覆式氨气传感器纳米薄膜的制作工艺，它包括以下步骤(1)将分析纯结晶InCl3·4H2O配制成浓度为0.2～0.3mol/L的溶液，在控制一定的搅拌速度的情况下缓慢地滴加浓度为0.9～1.1mol/L的氨水，当溶液偏碱性的时候，停止加氨水，继续搅拌使产生的氢氧化铟颗粒比较均匀，并防止氢氧化铟颗粒聚沉；搅拌速度不要过快，否则溶液会溅出来，速度太慢会导致溶液局部碱性过高从而产生不均匀聚沉。
该步骤的化学反应方程式为In3++OH-→In(OH)3↓(2)在8000～12000转/分的离心速度下离心，过滤，并用去离子水清洗氢氧化铟，清洗氢氧化铟的目的是除去其中的氯离子，氯离子对气体传感器的性能产生负面影响；(3)将反复清洗过的氢氧化铟放在110℃～120℃的真空干燥箱里真空干燥5～10小时，尽量除去其中的水；(4)将氢氧化铟用冰醋酸溶解充分，滴加钛酸丁脂，然后加入少量的水，使之水解，然后在常温下使冰醋酸缓慢挥发而形成干凝胶；其中氢氧化铟的用量是1g/5ml左右，氢氧化铟会跟醋酸根反应，从而产生醋酸铟。当加入少量水的时候，可以使醋酸铟水解；该步骤的化学反应方程式为
(5)将干凝胶放在马弗炉里在550℃煅烧1小时，自然冷却后，即得到钛掺杂纳米氧化铟颗粒，充分研磨使之颗粒更为均匀化(粉体在煅烧比较容易产生烧结现象)；在550℃煅烧一个小时的粉体对气体的敏感性最好。
该步骤的化学反应方程式为2In(OH)3→In2O3+3H2O(6)取此钛掺杂粉体于正戊醇中超声处理15～17min，在离心速度为10000(±500)转/分的条件下离心10～15min，移取上清液，在室温下使上清液中的正戊醇完全挥发，得到颗粒更细化(50～100nm)的纳米三氧化铟粉体；此粉体于正戊醇中超声处理，将一些烧结在一块的粉体分散开，该离心转速可以将大于100nm的颗粒离心下来，上清液中的颗粒都是小于100nm的三氧化铟颗粒，如果离心的时间小于10分钟，大颗粒不能完全沉淀下来。
所述的涂覆式氨气传感器纳米薄膜的制作工艺，所述步骤(1)中的一定的搅拌速度是400-500转/分钟，搅拌的时间为2.8～3.1小时。
在步骤(1)中，当溶液偏碱性的时候，停止加氨水，其中的偏碱性是PH＝8。
在步骤(2)中，用去离子水清洗氢氧化铟的洗净标准是使溶液中的氯离子小于10-5mol/L，洗到上层清液不能使0.01MAgNO3变混浊即可(KspAgCl＝1.69*10-10)。
在步骤(4)中，滴加的钛酸丁脂的物质的量之比为1％，其中掺杂钛是为了提高选择性。
所述的涂覆式氨气传感器的薄膜的制作工艺，将其配方按物质的量之比是三氧化铟∶钛酸丁脂＝(100～90)∶(0～10)进行配制。
所述的涂覆式氨气传感器的薄膜的制作工艺，将其配方按物质的量之比计是三氧化铟∶钛酸丁脂＝99∶1进行配制。
与现有技术相比，本发明的优点有(1)成本较低，制作简单，且稳定实用；(2)本纳米级的涂覆式氨气传感器薄膜具有良好响应性、选择性、检测灵敏度高、监测下限低、响应-恢复快、稳定性好、工作温度低的特点。
具体实施例方式
实施例1本发明提供的涂覆式氨气传感器的薄膜的制作工艺的步骤是(1)将分析纯结晶InCl3·4H2O配制成浓度为0.25mol/L的溶液，在控制400(转/分)速度的情况下缓慢地滴加浓度为1mol/L的氨水，当PH＝8的时候，停止加氨水，继续搅拌三个小时使氢氧化铟均匀聚沉。
(2)在离心速度为10000转/分离心，过滤，并用去离子水清洗，使溶液中的氯离子小于10-5mol/L。
(3)将反复清洗过的氢氧化铟放在120℃的真空干燥箱里真空干燥10个小时。
(4)将氢氧化铟用1g/mL冰醋酸溶解充分，滴加1％(物质的量之比)的钛酸丁脂，然后加入少量的水，使之水解，然后在常温下使冰醋酸缓慢挥发而形成干凝胶。
(5)将干凝胶放在马弗炉里在550℃煅烧一个小时，自然冷却后，即得到钛掺杂纳米氧化铟颗粒，充分研磨使之颗粒更为均匀化。
(6)取此钛掺杂粉体于正戊醇中超声处理15min，在离心速度为10000转的条件下离心15min，移取上清液，在室温下上清液中正戊醇完全挥发，得颗粒更细化(50～100nm)的纳米三氧化铟粉体。
实施例2本发明提供的涂覆式氨气传感器的薄膜的制作工艺的步骤是(1)将分析纯结晶InCl3·4H2O配制成浓度为0.2mol/L的溶液，在控制450(转/分)速度的情况下缓慢地滴加浓度为0.9mol/L的氨水，当PH＝8的时候，停止加氨水，继续搅拌2.8个小时使氢氧化铟均匀聚沉。
(2)在离心速度为9500转/分离心，过滤，并用去离子水清洗，使溶液中的氯离子小于10-5mol/L。
(3)将反复清洗过的氢氧化铟放在110℃的真空干燥箱里真空干燥5个小时。
(4)将氢氧化铟用1g/mL冰醋酸溶解充分，滴加1％(物质的量之比)的钛酸丁脂，然后加入少量的水，使之水解，然后在常温下使冰醋酸缓慢挥发而形成干凝胶。
(5)将干凝胶放在马弗炉里在550℃煅烧一个小时，自然冷却后，即得到钛掺杂纳米氧化铟颗粒，充分研磨使之颗粒更为均匀化。
(6)取此粉体于正戊醇中超声处理16min，在离心速度为9500转/分的条件下离心10min，移取上清液，在室温下上清液中正戊醇完全挥发，得颗粒更细化的纳米三氧化铟粉体。
实施例3本发明提供的涂覆式氨气传感器的薄膜的制作工艺的步骤是(1)将分析纯结晶InCl3·4H2O配制成浓度为0.3mol/L的溶液，在控制500(转/分)速度的情况下缓慢地滴加浓度为1.1mol/L的氨水，当PH＝8的时候，停止加氨水，继续搅拌3.1个小时使氢氧化铟均匀聚沉。
(2)在离心速度为10500转/分离心，过滤，并用去离子水清洗，使溶液中的氯离子小于10-5mol/L。
(3)将反复清洗过的氢氧化铟放在115℃的真空干燥箱里真空干燥8个小时。
(4)将氢氧化铟用1g/mL冰醋酸溶解充分，滴加1％(物质的量之比)的钛酸丁脂，然后加入少量的水，使之水解，然后在常温下使冰醋酸缓慢挥发而形成干凝胶。
(5)将干凝胶放在马弗炉里在550℃煅烧一个小时，自然冷却后，即得到钛掺杂纳米氧化铟颗粒，充分研磨使之颗粒更为均匀化。
(6)取此粉体于正戊醇中超声处理17min，在离心速度为10500转/分的条件下离心12min，移取上清液，在室温下上清液中正戊醇完全挥发，得颗粒更细化的纳米三氧化铟粉体。
本发明不限于以上实施方式，只要是说明书中提及的方案均是可以实施的。
权利要求
1.涂覆式氨气传感器纳米薄膜，其配方按物质的量之比是三氧化铟∶钛酸丁脂＝(100～90)∶(0～10)。
2.根据权利要求1所述的涂覆式氨气传感器纳米薄膜，其配方按物质的量之比是三氧化铟∶钛酸丁脂＝99∶1。
3.一种涂覆式氨气传感器纳米薄膜的制作工艺，其步骤如下(1)将分析纯结晶InCl3·4H2O配制成浓度为0.2～0.3mol/L的溶液，在控制一定搅拌速度的情况下缓慢地滴加浓度为0.9～1.1mol/L的氨水，当溶液偏碱性的时候，停止加氨水，继续搅拌使氢氧化铟均匀聚沉；(2)在10000(±500)转/分的离心速度下离心，过滤，并用去离子水清洗；(3)将反复清洗过的氢氧化铟放在110℃～120℃的真空干燥箱里真空干燥5～10小时，尽量除去其中的水；(4)将氢氧化铟用冰醋酸溶解充分，滴加钛酸丁脂，然后加入少量的水，使之水解，然后在常温下使冰醋酸缓慢挥发而形成干凝胶；(5)将干凝胶放在马弗炉里在550℃煅烧1小时，自然冷却后，即得到钛掺杂纳米氧化铟颗粒，充分研磨使之颗粒更为均匀化；(6)取此钛掺杂粉体于正戊醇中超声处理15～17min，在离心速度为10000(±500)转/分的条件下离心10～15min，移取上清液，在室温下使上清液中的正戊醇完全挥发，得到颗粒更细化的纳米三氧化铟粉体。
4.根据权利要求3所述的涂覆式氨气传感器纳米薄膜的制作工艺，所述步骤(1)中的一定的搅拌速度是400-500转/分钟，搅拌的时间为2.8～3.1小时。
5.根据权利要求3所述的涂覆式氨气传感器纳米薄膜的制作工艺，所述步骤(1)中的偏碱性是PH＝8。
6.根据权利要求3所述的涂覆式氨气传感器纳米薄膜的制作工艺，所述步骤(2)中的洗净标准是使溶液中的氯离子小于10-5mol/L。
7.根据权利要求3所述的涂覆式氨气传感器纳米薄膜的制作工艺，所述步骤(4)中滴加的钛酸丁脂的物质的量之比为1％。
8.根据权利要求3或4或5或6或7所述的涂覆式氨气传感器纳米薄膜的制作工艺，将其配方按物质的量之比是三氧化铟∶钛酸丁脂＝(100～90)∶(0～10)进行配制。
9.根据权利要求8所述的涂覆式氨气传感器纳米薄膜的制作工艺，将其配方按物质的量之比计是三氧化铟∶钛酸丁脂＝99∶1进行配制。
全文摘要
本发明公开了一种涂覆式氨气传感器纳米薄膜，其配方按物质的量之比是三氧化铟∶钛酸丁脂＝(100～90)∶(0～10)；本发明还公开了一种涂覆式氨气传感器纳米薄膜的制作工艺，其步骤如下1.向InCl
文档编号G01N27/12GK1996004SQ20061012433
公开日2007年7月11日 申请日期2006年12月21日 优先权日2006年12月21日
发明者浣石, 黄风雷, 谭湘倩 申请人:广州大学