專利名稱：一種濕敏元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電阻式濕敏元件及其制備方法，尤其涉及一種摻雜堿金屬離子的電阻式濕敏元件及其制備方法。
背景技術(shù)：
濕敏元件的發(fā)展在傳感器行業(yè)中占有重要的位置，濕敏元件及傳感器屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域。濕度傳感器是檢測外界環(huán)境濕度的器件，它將所檢測環(huán)境濕度轉(zhuǎn)換為便于處理、顯示、記錄的電信號(hào)。它是一類重要的化學(xué)傳感器，它是利用感濕材料的吸附作用直接吸附水分子，使其表面或體介電特性等感濕特征量發(fā)生變化，經(jīng)過檢測連接外圍電路敏感元件的輸出信號(hào)變化而測量濕度的器件。濕度傳感器己在倉儲(chǔ)、工業(yè)生產(chǎn)、過程控制、環(huán)境檢測、家用電器、氣象方面有著廣泛的應(yīng)用，如:精密電子元件的制造、航天導(dǎo)彈、火箭的存儲(chǔ)、糧食的防霉、高空氣象探測、溫室種植、禽蛋的貯存等。目前國內(nèi)外研究和應(yīng)用十分活躍。納米材料是完全純凈、結(jié)構(gòu)沒有缺陷的新型材料。納米材料能吸附周圍氣體或吸收光，使電性質(zhì)發(fā)生變化，出現(xiàn)升溫現(xiàn)象等，這些作為傳感器的特性，已引起人們的注意，如研制的納米感應(yīng)膜，完全符合微小化，并且這種膜因生成條件不同能發(fā)生各種各樣的變化，以此來作為化學(xué)傳感器的材料是大有發(fā)展前景的。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提出一種電阻式濕敏元件以及制備方法，該濕敏元件基底材料為摻雜堿金屬離子的PrCoxFei_x03。以分析純Pr (NO3) 3.6H20, Fe (NO3) 3.9H20 和 Co (NO3) 2.6H20 為原料，按化學(xué)計(jì)量比稱取這三種硝酸鹽分別用去離子水溶解，然后將這三種溶液混合，加入一定量的檸檬酸攪拌使之溶解，在80°C蒸發(fā)去水，形成`原粉。將原粉研磨，然后在焙燒2h得到PrCOxFei_x03納米晶。稱取一定量的PrCoxFehO3納米晶材料放入瑪瑙研缽中，按不同的摻雜質(zhì)量比稱取堿金屬的碳酸鹽；將稱量好的堿金屬碳酸鹽快速地加入到PrCoxFehO3納米晶材料中，研磨4個(gè)小時(shí)使摻雜劑均勻分散其中，最后在300° C下焙燒2h得到濕敏元件的基底材料。將基底材料研磨成漿料，用傳統(tǒng)的表面涂布法將漿料涂敷在印有叉指狀電極的陶瓷基片上，烘干后制成電阻式濕敏元件，老化24小時(shí)。附圖簡要說明

圖1為摻雜不同質(zhì)量百分比的Li2CO3的PrCOxFei_x03納米晶的濕敏特性曲線；圖2為摻雜不同質(zhì)量百分比的Na2CO3的PrCoxFei_x03納米晶的濕敏特性曲線。圖3為摻雜不同質(zhì)量百分比的K2CO3的PrCOxFei_x03納米晶的濕敏特性曲線。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的阻式濕敏元件按照如下方法制備，該濕敏元件基底材料為摻雜堿金屬離子的 PrCoxFe1^xO3O 以分析純 Pr (NO3) 3.6H20, Fe (NO3) 3.9H20 和 Co (NO3) 2.6H20 為原料，按化學(xué)計(jì)量比稱取這三種硝酸鹽分別用去離子水溶解，然后將這三種溶液混合，加入一定量的檸檬酸攪拌使之溶解，在80°C蒸發(fā)去水，形成原粉。將原粉研磨，然后在不同的溫度下焙燒2h得到PrCOxFei_x03納米晶。稱取一定量的PrCoxFei_x03納米晶材料放入瑪瑙研缽中，按不同的摻雜質(zhì)量比稱取堿金屬的碳酸鹽；將稱量好的堿金屬碳酸鹽快速地(堿金屬的碳酸鹽很容易潮解)加入到PrCOxFei_x03納米晶材料中，研磨4個(gè)小時(shí)使摻雜劑均勻分散其中，最后在300° C下焙燒2h得到濕敏元件的基底材料。將基底材料研磨成漿料，用傳統(tǒng)的表面涂布法將漿料涂敷在印有叉指狀電極的陶瓷基片上，烘干后制成電阻式濕敏元件，老化24小時(shí)。圖1，2，3分別顯示了摻雜不同質(zhì)量百分比的Li2CO3, Na2CO3, K2CO3的PrCoxFei_x03納米晶的濕敏特性曲線，測試頻率為100Hz，電壓為1.0V0從圖中可以看出摻雜了堿金屬碳酸鹽后，納米晶的濕敏特性均有了不同程度的改善，摻雜劑的引入使元件的電阻減小，使它在低濕度11%RH-54%RH范圍內(nèi)的靈敏度有了很大的改善。適量的摻雜能得到在全程濕度范圍內(nèi)濕敏特性良好的元件，三種摻雜劑都有一個(gè)最佳的摻雜濃度，當(dāng)Li2CO3的摻雜量為8wt.%、16wt.%，Na2CO3 為 8wt.%、IOwt.%，K2CO3 為 2wt.% (3.5at.%)時(shí)，基于此摻雜濃度的樣品的濕敏元件在全程濕度范圍內(nèi)的線性度好，靈敏度的大小依次為K2C03-PrCoxFei_x03>Na2C03-PrCoxFei_x03>Li2C03-PrCoxFei_x03，摻雜較少量的Li2CO3就能使元件靈敏度改善最大，元件的電阻在全程濕度量程范圍內(nèi)變化了 4個(gè)數(shù)量級(jí)。因?yàn)閾诫s劑的量越大，越不容易均勻摻雜，這樣元件的一致性和重復(fù) 性就會(huì)差一些，所以最佳摻雜劑為Li2C03。
權(quán)利要求
1.一種電阻式濕敏元件的制備方法，該濕敏元件基底材料為摻雜堿金屬離子的PrCoxFehO3,首先，以分析純Pr (NO3) 3.6H20, Fe (NO3) 3.9H20和Co (NO3) 2.6H20為原料，按化學(xué)計(jì)量比稱取這三種硝酸鹽分別用去離子水溶解，然后將這三種溶液混合，加入一定量的檸檬酸攪拌使之溶解，在80°C蒸發(fā)去水，形成原粉；將原粉研磨，然后在焙燒2h得到PrCOxFei_x03納米晶; 然后，稱取一定量的PrCOxFei_x03納米晶材料放入瑪瑙研缽中，按不同的摻雜質(zhì)量比稱取堿金屬的碳酸鹽；將稱量好的堿金屬碳酸鹽快速地加入到PrCoxFehO3納米晶材料中，研磨4個(gè)小時(shí)使摻雜劑均勻分散其中，在300° C下焙燒2h得到濕敏元件的基底材料； 最后，將基底材料研磨成漿料，用傳統(tǒng)的表面涂布法將漿料涂敷在印有叉指狀電極的陶瓷基片上，烘干后制成電 阻式濕敏元件，老化24小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電阻式濕敏元件的制備方法，該濕敏元件基底材料為摻雜堿金屬離子的PrCoxFe1-xO3，首先制備PrCoxFe1-xO3納米晶；將稱量好的堿金屬碳酸鹽快速地加入到PrCoxFe1-xO3納米晶材料中，得到濕敏元件的基底材料；最后，將基底材料研磨成漿料，用傳統(tǒng)的表面涂布法將漿料涂敷在印有叉指狀電極的陶瓷基片上，烘干后制成電阻式濕敏元件，老化24小時(shí)。
文檔編號(hào)G01N27/04GK103226117SQ201210583159
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者王明剛, 王雪梅, 孟憲斌 申請(qǐng)人:青島潤鑫偉業(yè)科貿(mào)有限公司