專利名稱：一種基于ZnO表面涂層的Y型沸石材料的神經(jīng)元有害氣體傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子氣敏器件技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種基于ZnO表面涂層的Y型沸石材料的神經(jīng)元有害氣體傳感器。
背景技術(shù)：
沸石材料是一種重要的工業(yè)材料，廣泛的應(yīng)用于工業(yè)催化，分子篩以及化學(xué)傳感器中。在化學(xué)氣體傳感器應(yīng)用方面，前期的工作主要是利用其催化性能來(lái)提高傳感器的選擇性能。直到最近，人們才開始研究直接利用其離子導(dǎo)電的電性能開發(fā)氣體傳感器。其傳感器的基本結(jié)構(gòu)是在具有鉬或者金叉指電極的Si基板或者Al2O3基板上，利用絲網(wǎng)印刷技術(shù)沉積ZSM5型沸石材料的厚膜。開發(fā)的傳感器主要用于氨氣和碳?xì)浠衔锏臋z測(cè)。國(guó)內(nèi)上海交通大學(xué)的黃宜平教授也嘗試了利用噴墨打印的方法，將13X型的沸石厚膜涂覆在具有叉指電極的Si基板上，所制備的傳感器在所施加的低頻下表現(xiàn)出一定的對(duì)神經(jīng)元有害氣體的模擬試劑甲基磷酸二甲酯(DMMP)感應(yīng)性能，但其選擇性能較差，歸其原因在于較低頻率下，其感應(yīng)信號(hào)主要來(lái)源于金屬電極和13X敏感材料間的界面，故而沒(méi)有充分利用沸石微孔這一獨(dú)特結(jié)構(gòu)。美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)的Li和Dutta等人將Y型沸石壓制成塊體，所制備的傳感器在3000Hz的頻率下工作，發(fā)現(xiàn)傳感器表現(xiàn)出良好的對(duì)DMMP的感應(yīng)性能和對(duì)多種常見(jiàn)氣體的選在性。但傳感器的第一次對(duì)有害氣體的感應(yīng)信號(hào)存在不完全可逆的問(wèn)題， 不利于實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于ZnO表面涂層的Y型沸石材料的神經(jīng)元有害氣體傳感器。本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是制備ZnO表面涂層的Y型沸石氣敏材料，利用具有SiO 表面涂層的Y型沸石作為傳感器的氣敏材料，解決傳感器第一次響應(yīng)不完全恢復(fù)的問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案是傳感器由具有ZnO表面涂層的Y型沸石氣敏材料和金叉指電極構(gòu)成。首先制備氣敏材料，將Si(NO3)2和Y型沸石顆粒按照質(zhì)量比3 7的比例溶于乙醇溶液，加熱到80°C，充分?jǐn)嚢鐼小時(shí)后，將乙醇揮發(fā)殆盡，取沉積出的白色粉末在550°C 下焙燒2個(gè)小時(shí)，獲得ZnO涂覆在Y型沸石粉末，然后利用壓力機(jī)在5000噸的壓力下將粉末壓制成厚膜獲得傳感器的氣敏材料。最后，利用絲網(wǎng)印刷技術(shù)在上述獲得的沸石薄膜表面上印刷如附圖1中所示的金叉指電極，得到最終的基于ZnO表面涂覆的Y型沸石氣敏傳感器。本發(fā)明的效果和益處是，相對(duì)于報(bào)道的純的Y型沸石材料傳感器，基于ZnO表面涂層的Y型沸石材料傳感器表現(xiàn)出更好的對(duì)神經(jīng)元有害氣體的模擬試劑甲基磷酸二甲酯的響應(yīng)信號(hào)的恢復(fù)性能。


附圖1是金叉指電極示意圖。圖中A 0. 1-0. 2mm ；B 0. 1-0. 2mm。附圖2是傳感器在320°C時(shí)，固定頻率在3000Hz下，對(duì)約IOOppm DMMP的響應(yīng)信號(hào)隨時(shí)間的變化曲線圖。圖中1傳感器在流動(dòng)空氣中的阻抗變化曲線；2傳感器在背景為空氣，約IOOppm DMMP濃度氛圍中的阻抗變化曲線；3傳感器在背景為空氣，約IOOppm DMMP濃度氛圍中的阻抗變化曲線。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施例。制備ZnO表面涂層的Y型沸石顆粒表面。首先將ai (NO3) 2和Y型沸石顆粒按照質(zhì)量比3 7的比例溶于乙醇溶液，加熱到80°C，充分?jǐn)嚢鐼小時(shí)后，將乙醇揮發(fā)殆盡，取沉積出的白色粉末在550°C下焙燒2個(gè)小時(shí)，獲得ZnO表面涂層的Y型沸石粉末。制備傳感器。利用壓力機(jī)在5000噸的壓力下將粉末壓制成厚膜。最后，利用絲網(wǎng)印刷技術(shù)在上述獲得的沸石厚膜表面上印刷如附圖1中所示的金叉指電極，得到最終的基于ZnO表面涂覆的Y型沸石氣敏傳感器。金叉指電極的線寬度是0. 1-0. 2毫米，線與線之間的寬度為0. 1-0. 2毫米。傳感器的測(cè)試。將所制備傳感器置于一流動(dòng)空氣氣氛下，并將傳感器元件加熱到其工作溫度范圍在250-350°C之間，然后引入甲基磷酸二甲酯氣體分子。通過(guò)利用交流阻抗譜儀測(cè)量傳感器在給定頻率3000Hz情況下所獲得的阻抗值在空氣和在以空氣為背景的 DMMP氛圍下的變化，作為傳感器的信號(hào)。附圖2給出了測(cè)得傳感器對(duì)IOOppm DMMP響應(yīng)隨時(shí)間的變化曲線，當(dāng)DMMP從氣流中移除后，傳感器表現(xiàn)出良好的完全恢復(fù)特性。
權(quán)利要求
1. 一種基于ZnO表面涂層的Y型沸石材料的神經(jīng)元有害氣體傳感器，其特征是由具有 ZnO表面涂層的Y型沸石氣敏材料和金叉指電極構(gòu)成，首先制備ZnO表面涂層的Y型沸石氣敏材料，將Si(NO3)2和Y型沸石按質(zhì)量比3 7的比例溶于乙醇中，加熱到80°C，攪拌M 小時(shí)后，將乙醇揮發(fā)殆盡，取沉積出的白色粉末在550°C下焙燒2個(gè)小時(shí)，獲得ZnO涂層的Y 型沸石粉末，然后在5000噸的壓力下將粉末壓制成厚膜；再用絲網(wǎng)印刷技術(shù)在制備的厚膜表面上印刷金叉指電極，電極間距為0. 1-0. 2毫米，得到基于ZnO表面涂層的Y型沸石氣敏傳感器；傳感器的工作溫度在250-350度范圍內(nèi)，傳感器信號(hào)是在3000Hz的頻率下，傳感器在流動(dòng)空氣和神經(jīng)元有害氣體中的阻抗變化。
全文摘要
一種基于ZnO表面涂層的Y型沸石材料的神經(jīng)元有害氣體傳感器，屬于電子氣敏器件技術(shù)領(lǐng)域。其特征是由具有ZnO表面涂層的Y型沸石氣敏材料和金叉指電極構(gòu)成。將Zn(NO3)2和Y型沸石按質(zhì)量比3∶7的溶于乙醇中，加熱到80℃，攪拌后，將乙醇揮發(fā)殆盡，取沉積出的粉末在550℃下焙燒，獲得ZnO涂層的沸石粉末，在5000噸的壓力下將粉末壓成厚膜，獲得傳感器的氣敏材料。再用絲網(wǎng)印刷技術(shù)在厚膜表面上印刷金叉指電極，得到最終的傳感器。傳感器的工作溫度在250到350度范圍內(nèi)，信號(hào)是在3000Hz的頻率下，傳感器在流動(dòng)空氣和神經(jīng)元有害氣體中的阻抗變化。本發(fā)明的效果和益處是，基于ZnO表面涂層的Y型沸石材料傳感器表現(xiàn)出更好的信號(hào)恢復(fù)性能。
文檔編號(hào)G01N27/02GK102495104SQ201110413620
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者余雋, 劉麗鵬, 唐禎安, 孫芳潔, 李曉干, 王兢, 閆衛(wèi)平, 黃正興 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)