专利名称：检测新型制冷剂HC-600a的气敏元件的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种检测新型制冷剂HC-600a的气敏元件的制备方法，属金属氧化物半导体 气敏元件制备工艺技术领域。
技术背景早期的冰箱制冷剂是氟利昂，近来的研究表明它会破坏大气中的臭氧层，导致地球的温 室效应，所以许多发达国家已禁止使用氟利昂，中国也计划逐步淘汰这种制冷剂。因此寻找 一种替代产品作为电冰箱制冷剂已变得刻不容缓。其中HC-600a ( CH3CH(CH3)CH3 )因对 臭氧层无破坏作用、温室效应为零、具有环保和节能意义，逐渐成为制冷剂市场的新宠。HC-600a主要组成物质为异丁垸。它属于CxHy类可燃气体，燃点为462'C,它的爆炸极 限为空气中含量达体积百分比1.8~8.4%。使用HC-600a在生产和维修过程中,管路的明火焊 接存在燃烧爆炸的危险。HC-600a电冰箱的使用过程中，由于蒸发器可能泄漏,会引起 HC-600a在食品储藏室中的积聚。假如这时储藏室中发生电弧,也存在燃烧爆炸的危险。因此 在安全生产和使用维修过程对其泄漏检测和报警尤为重要。虽然现在市场上一些现有的可燃气体传感器也可以用于检测HC-600a，但是其检测精度 和选择性很低，不能满足专业检测标准而对安全生产留有隐患。同时， 一个良好的HC-600a 传感器不仅需要有良好的灵敏度和稳定性，而且还需有良好的选择性，而选择性的高低是专 用型气体传感器的关键。综上所述，开发成本低、灵敏度高、选择性好、性能稳定的便携式 HC-600a气体传感器具有巨大的经济价值和社会价值。 发明内容本发明的目的在于提供一种经济、有效检测HC-600a制冷剂气体的气敏元件的制备方法。 本发明一种检测新型制冷剂HC-600a的气敏元件的制备方法，其特征在于具有以下的制 备过程和步骤a. 采用铁盐和锡盐为原料，按锡离子与铁离子的摩尔质量比即Sn: Fe=l 15: 100进行 称量配料，并加入适量去离子水，充分搅拌，配制成混合溶液；所述的铁盐为FeCl3、 Fe2(S04)3 或Fe(N03)3中的任一种，所述的锡盐为SnCl4 5H20;随后用氨水进行滴定，并控制pH值 为5 9;将得到的沉淀进行离心分离，然后洗涤、烘干；得到红褐色颗粒，并将其研磨细化 后，在650'C下煅烧2小时，制得SnOrFe203二元纳米复合粉末；b. 将上述制得的Sn02-Fe203复合粉末置于研钵中，逐渐滴入摩尔质量比为1:1和HAuCl4 和RuCl3贵金属盐混合溶液，并控制贵金属元素和Sn02-Fe203的质量比在0.1 1.0: 1000范 围内；用玻璃棒搅拌均匀，并静置浸泡30分钟；然后将浸泡后的材料置于IOO'C下干燥1小 时；冷却后取出，制得贵金属掺杂的Sn02-Fe203二元混合物气敏材料。c.将上述所得的气敏材料研磨后，用适量去离子水及适量聚乙二醇调成糊状，并均匀涂 敷在氧化铝陶瓷管表面，经50(TC退火处理2小时，制得对HC-600a制冷剂气体敏感的气敏 元件。本发明方法制得的气敏元件，可以按传统常规的旁热式气敏元件制作工艺对其进行进一 步加工处理，经焊接、老化和封装等工序，制得适用的气敏器件，也即是气体传感器。 本发明制备的检测HC-600a的气敏元件的特点如下(1) 所制备的纳米复合粉体主体材料为赤铁矿型氧化铁a-Fe203，同时含有少量Sn02， Sn在复合粉体内以Sn02形式存在；(2) 采用浸渍法掺杂贵金属金、钌元素，可有效降低元件的工作温度和提高其对HC-600a 制冷剂的选择性。(3) 本发明制得的气敏元件具有对HC-600a制冷剂气体灵敏度高，对干扰气体选择性 好、响应恢复时间短、稳定性好等优点。(4) 本发明方法工艺简单，不使用有机溶剂，成本低，且不会对环境造成污染。
图1为本发明方法制备的Sn02-Fe203二元混合物的X射线衍射(XRD)图。图2为以本发明方法制备的Sn02-Fe203 二元混合物为气敏材料所制备的烧结型气敏元件 对100ppm HC-600a制冷剂气体的响应恢复曲线图。图3为掺杂贵金属Au、 Ru和未掺杂贵金属元素所制作的烧结型气敏元件对100ppm HC-600a制冷剂气体和其他气体的选择性比较图。
具体实施方式
现将本发明的具体实施例叙述于后。实施例一本实施例中制冷剂HC-600a气敏元件的制备过程和步骤如下所述.-(1)取0.007g SnCl4'5H20在搅拌条件，溶解于100ml去离子水中。再加入0.54g FeCly6H20，搅拌30min得到土黄色透明溶液A。将20ml氨水和20ml去离子水混合均 匀得到溶液B。将溶液B在搅拌条件下，滴加到溶液A中，可得到红褐色沉淀。继续滴 定至pH=5停止滴定。沉淀离心分离，用去离子水洗涤至完全除去Cr。50'C真空干燥24小 时得到红褐色颗粒。将颗粒研磨细化后，在650°C下煅烧2h，即得到Sn02-Fe203 二元纳 米复合粉末。 (2) 将上述材料置于研钵中，逐滴滴入摩尔比为l: l的HAuCU、 RuCl3混合溶液，控 制Au和Ru与Sn02-Fe203的质量分数为0.5%。用玻璃棒搅拌均匀，静置浸泡30min。然后 将浸泡后的材料置于IO(TC下干燥lh,取出，冷却，制得检测HC-600a制冷剂的气敏材料。(3) 将上述气敏材料研磨后以适量去离子水及聚乙二醇调成糊状，均匀涂敷在氧化铝陶 瓷管表面，经过50(TC退火处理2小时，制得HC-600a制冷剂气敏元件。上述气敏元件可按 常规的旁热式气敏元件制作工艺进行焊接、老化、封装、制得HC-600a制冷剂气敏器件或传 感器。各项检测和测试结果对实施例中所得的气敏元件进行相关的各项检测和测试，其结果如下(1) 对本实施例中制得的SnCb-Fe203二元混合物进行X射线衍射(XRD)分析检测， 得到图1的X射线衍射图，从图1可见，图中显示的衍射峰主要为赤铁矿型Fe203(JCPDS22-0346)，同时含有少量Sn02 (JCPDS41-1445)(2) 利用HW-30A气敏元件测试系统进行气敏性能测试；参见图2，图2为本实施例制 备的Sn02-Fe203 二元混合物气敏元件对100ppm HC-600a制冷剂气体的响应恢复曲线图，从 图中可见，本实施例的气敏元件对100ppm HC-600a制冷剂气体响应恢复时间很短、很快， 且灵敏度较高。(3) 本实施例的掺杂贵金属Au、 Ru和未掺杂贵金属元素所制作的气敏元件对100ppm HC-600a制冷剂气体及其他气体的选择性比较；参见图3，从图中可看出，掺杂贵金属(0.5%) 后，虽然灵敏度略有降低，但对100ppmHC-600a制冷剂的选择性有较大提高。未发明的HC-600a制冷制气敏元件的主要技术指标如下(1) 检测范围气体浓度10ppm-1000ppm;(2) 元件工作温度250 350°C;(3) 检测灵敏度(Ra/Rg): 100ppmHC-600a制冷剂灵敏度为4.3;(4) 选择性对100ppm乙醇、甲醛、CO、 H2等的灵敏度小于3;(5) 元件响应时间小于3S;(6) 元件恢复时间小于3S。
权利要求
1、一种检测新型制冷剂HC-600a的气敏元件的制备方法，其特征在于具有以下的制备过程和步骤a. 采用铁盐和锡盐为原料，按锡离子与铁离子的摩尔质量比即Sn:Fe＝1～15∶100进行称量配料，并加入适量去离子水，充分搅拌，配制成混合溶液；所述的铁盐为FeCl3、Fe2(SO4)3或Fe(NO3)3中的任一种，所述的锡盐为SnCl4·5H2O；随后用氨水进行滴定，并控制pH值为5～9；将得到的沉淀进行离心分离，然后洗涤、烘干；得到红褐色颗粒，并将其研磨细化后，在650℃下煅烧2小时，制得SnO2-Fe2O3二元纳米复合粉末；b. 将上述制得的SnO2-Fe2O3复合粉末置于研钵中，逐渐滴入摩尔质量比为1∶1和HAuCl4和RuCl3贵金属盐混合溶液，并控制贵金属元素和SnO2-Fe2O3的质量比在0.1～1.01000范围内；用玻璃棒搅拌均匀，并静置浸泡30分钟；然后将浸泡后的材料置于100℃下干燥1小时；冷却后取出，制得贵金属掺杂的SnO2-Fe2O3二元混合物气敏材料。c. 将上述所得的气敏材料研磨后，用适量去离子水及适量聚乙二醇调成糊状，并均匀涂敷在氧化铝陶瓷管表面，经500℃退火处理2小时，制得对HC-600a制冷剂气体敏感的气敏元件。
全文摘要
本发明涉及一种检测新型制冷剂HC-600a的气敏元件的制备方法，属金属氧化物半导体气敏元件的制备工艺技术领域。本发明气敏元件的材料以SnO<sub>2</sub>-Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>二元纳米复合材料为基础，其中Sn/Fe摩尔比为1～15∶100；通过浸渍法掺杂质量分数为0.1％～1.0％的贵金属元素Au和Ru，得到掺杂的气敏材料，然后将所述气敏材料经研磨后以适量去离子水及聚乙二醇调成糊状，均匀涂敷在氧化铝陶瓷管表面经500℃退火处理2小时，制得检测HC-600a制冷剂气敏元件。本发明制得的气敏元件具有对HC-600a制冷剂气体灵敏度高，对干扰气体选择性好，响应恢复时间短、稳定性好等优点，可用于新型环保制冷剂HC-600a的检漏及异丁烷相关行业的检测领域。
文档编号G01N27/407GK101398404SQ20081020197
公开日2009年4月1日 申请日期2008年10月30日 优先权日2008年10月30日
发明者群 向, 娟 张, 徐甲强, 辉 李, 潘庆谊, 丁 王 申请人:上海大学