纳米材料的发光气敏传感器及纳米材料的成膜工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种纳米材料的发光气敏传感器及纳米材料的成膜工艺，属于发光气敏传感器技术领域。
【背景技术】
[0002]目前的气敏传感器大多是电化学原理，利用气体与传感器材料的相互作用，引起传感材料电导、电位或电流的变化，从而进行气体的检测。此外还有一些如光学气体传感器、荧光气体传感器、化学发光气体传感器等，其普遍缺点是稳定性差、操作复杂，由于反应中固定化试剂不断消耗而导致传感器使用寿命缩短、质量下降，从而影响其应用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种纳米材料的发光气敏传感器，它是利用了纳米材料高催化活性的特点而开发出来的一种灵敏度高、无损耗、寿命长的气体传感器，而且可以利用镀膜技术，实现传感器的微型化和器件化。
[0004]本发明的特征在于，它含有加热器，与加热器相连的陶瓷基底，涂在陶瓷基底另一侧面上的纳米材料膜以及套装在由加热器、陶瓷基底和纳米材料膜构成的发光气敏传感器元件外，且带有进样和出样用口的石英封装件。
[0005]本发明的纳米材料的发光气敏传感器及纳米材料的成膜工艺的特征还在于，它依次含有以下步骤:
[0006](I)把纳米材料(I?100) nm与水按质量比1:100?100:1混合成胶状液；
[0007](2)用(0.1?100)mm/min速度提拉浸于胶装液中的陶瓷加热器；
[0008](3)干燥后放入马弗炉中按(100?800) C。温度烧结，膜厚控制在10nm?2mm之间
[0009]其中步骤(I)中的水可用该纳米材料的前驱体代替，其中的干燥温度为等于或小于 100。。。
[0010]使用证明可达到预期目的。
【附图说明】
[0011]图1为本发明传感器的结构图
[0012]图中，1-纳米材料；2_陶瓷基底；3_加热器；4_石英管
【具体实施方式】
[0013]实施例1
[0014]把纳米材料1，T12烧结在由二氧化硅陶瓷基底2和电阻丝加热器3构成陶瓷加热器的表面，其工艺步骤为:把T12与前驱体Ti (OH) 4按1:10质量比例混合成胶，用提拉法镀膜5次，在100°C下干燥30分钟，在马弗炉中550°C烧结2小时，所得厚膜为0.5mm。电阻丝加热器3夹在上下两层陶瓷基底平面2中，工作温度在(100?500) °C范围内，载气气体为队:02混合气(配比为1:99?99:1)，流速在(50?500)111171^11，检测波长范围为(400?700)nm。取定量气体，如1mL乙醇(丙酮或芳轻类化合物也可)，注入到载气中，带到石英管4制成的反应室中进行反应，光信号由光电倍增管检测，送电脑处理；也可把乙醇置于容器中，利用载气把乙醇蒸汽从容器中带出进入反应室，再按上述步骤进行。光信号随气体浓度呈线性变化，对乙醇气体而言，其线性范围为(I?1000) ppm。
[0015]实施例2
[0016]把纳米材料1，SrCO3烧结在陶瓷加热器的表面，其工艺步骤为:把SrCO3与水按1:20比例混合成胶，提拉法镀膜5次，在100°C下干燥30分钟，在马弗炉中550°C烧结2小时，所得厚膜为0.5mm。工作温度在(100?500) °C范围内，载气气体为N2:02混合气(配比为1:99?99:1)，流速在(50?500) mL/min，检测波长范围为(400?700) nm。取定量气体，如1mL乙醇(丁烷或芳轻类化合物也可)按实施例1的方式进行，其光信号随气体浓度呈线性变化，对乙醇气体而言，其线性范围为(6?3750) ppm。
[0017]实施例3
[0018]把纳米材料1，Cr2O3烧结在陶瓷加热器的表面，其工艺步骤同实施例2，工作温度在(100?600) 1:范围检测波长的范围为(400?700) nm内，载气气体和流速与实施例2相同，。取1mLNH3气体如实施例1的方式检测，光信号随气体浓度呈线性变化，对NH3气体而言，其线性范围为(10?7500) ppm。
[0019]实施例4
[0020]把掺杂Eu3+/2+的纳米材料SrCO3 (掺杂比为含Eu0%?10%质量比)按实施例2的工艺步骤烧结在陶瓷加热器的表面，所得厚膜为0.5mm。工作温度在(50?500)°C范围内，载气气体和流速与实施例2相同的条件下其检测波长的范围为(400?700)nm。取1mL乙醇气体按实施例1的方式检测，其光信号随气体浓度呈线性变化，对乙醇气体而言，其线性范围为(I?2000) ppm。
[0021]实施例5
[0022]把掺杂Pt的纳米材料Cr2O3 =LaCoO3:Pt (掺杂比为70:25:5质量比)烧结在陶瓷加热器的表面，其工艺步骤同实施例2，所得厚膜为0.5_。工作温度、载气气体、流速与实施例3相同的条件下，，检测波长的范围为(400?700) nm。取1mLNH3气体，按实施例1的方式检测，其光信号随气体浓度呈线性变化，对乙NH3体而言，其线性范围为(I?5000)ppmD
[0023]实践证明，本发明所述的化学光传感器对有机化合物和氨气由很好的响应，完全可以实际应用。
【主权项】
1.纳米材料的发光气敏传感器及纳米材料的成膜工艺，其特征在于:含有加热器，与加热器相连的陶瓷基底，涂在陶瓷基底另一侧面上的纳米材料膜以及套装在由加热器、陶瓷基底和纳米材料膜构成的传感器外且带有进样和出样用口的石英封装件。
【专利摘要】本发明公开了一种纳米材料的发光气敏传感器及纳米材料的成膜工艺，其特征在于传感器含有加热器，与加热器相连的陶瓷基底，涂在陶瓷基底另一侧面上的纳米材料膜以及套装在由加热器、陶瓷基底和纳米材料膜构成的传感器外且带有进、出样口的石英封装件。纳米材料的成膜工艺采用提拉发：在把纳米材料与其前驱体或水按质量比1：100～100:1混合成胶后，按（0.1～100）mm/min速度提拉浸于胶装物中的陶瓷加热器，干燥后在马弗炉中按（100～800）C°温度烧结，膜厚控制在100nm～2mm之间。纳米材料可用TiO2、Cr2O3、SrCO3或掺有稀土元素后贵金属元素的碱土金属碳酸盐的任何一种。它利用了纳米材料高催化活性的特点，制成了灵敏度高、无损耗、寿命长、易于微型化和器件化的化学发光气敏传感器。
【IPC分类】G01N21-76
【公开号】CN104655612
【申请号】CN201310577568
【发明人】鞠洪建
【申请人】大连康赛谱科技发展有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年11月15日