气体传感器敏感层超薄氧化铝保护膜的低温制备方法与流程

本发明属于材料制备方法技术领域，具体涉及一种气体传感器敏感层超薄氧化铝保护膜的低温制备方法。

背景技术：

金属氧化物型厚膜气敏传感器主要由气体敏感层、贵金属催化剂、加热电极及信号采集电极组成，主要用于空/燃比控制、气体浓度测定、气体种类识别和有毒有害气体检测领域。

空/燃比传感器在使用过程中容易受到燃油、天然气和煤炭等燃料燃烧产物的污染。其中，氧化物粉尘的沉积会造成敏感膜层中孔隙的堵塞，隔绝被测气体与敏感层的接触，从而失去对气体敏感的特性。碳颗粒等导电成分沉积在敏感层表面，提高了敏感材料的电导，削弱传感器的灵敏度特性。燃烧过程中产生的磷、硫和氮等非金属氧化物，会钝化敏感层表面贵金属催化剂的催化活性，进而降低传感器响应速度。这些因素都将造成气体传感器敏感层的“中毒”现象，降低传感器的响应速度、灵敏度和选择性。此外，传感器在使用过程中面临不间断高-低温热冲击对敏感层的机械破坏，影响气体传感器长期工作稳定性，这也是一个不容忽视的问题。

在气体传感器表面制备保护层是避免外界环境对敏感层进行污染破坏的主要技术手段。目前，在气体传感器表面制备保护层薄膜的方式很多：从结构上讲主要有单层、双层和多层；从方法上讲，主要有火焰喷涂、电浆喷涂和电弧喷涂等；从材料上讲，主要有金属氧化物和抗中毒材料等。但是，这些方法所制备的多孔保护膜一般厚度较大、热膨胀系数难以匹配且机械性能较差。除此之外，保护膜的烧结温度较高，一般在1200℃以上，导致能源消耗量大，并且此类方法工艺复杂、引入污染物杂质较多，成品率不容易控制。

鉴于上述分析，非常有必要寻找一种厚度较薄能与敏感材料热膨胀系数匹配的保护膜材料及制备方法，并且该保护膜能够在较低温度下合成制备，且制备工艺简单、不会引入其他杂质。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种气体传感器敏感层超薄氧化铝保护膜的低温制备方法，利用该方法能在低温条件下制备出厚度薄、层数少及不易脱落的气体传感器敏感层超薄保护膜。

本发明所采用的技术方案是，气体传感器敏感层超薄氧化铝保护膜的低温制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、分别称取铝盐和强碱，将称取的铝盐溶解于水中配制出铝盐溶液，将强碱溶解于水中配制出强碱溶液；将强碱溶液滴加到铝盐溶液中，通过调节pH值，得到悬浮物；

步骤2、将经步骤1得到的悬浮物转移到高压反应釜内，经水热反应后得到沉淀物；

步骤3、将经步骤2得到的沉淀物依次进行清洗、干燥处理，得到干粉体；再将得到的干粉体置于马弗炉中进行热处理，得到勃姆石粉体；

步骤4、配制溶剂；将经步骤3得到的勃姆石粉体研磨成勃姆石细粉后添加到配制出的溶剂中，再向该溶剂中添加造孔剂，最后经超声分散处理，得到勃姆石浆料；

步骤5、将经步骤4得到的勃姆石浆料均匀涂覆到传感器敏感层表面，经自然流平后采用红外烘干，再于马弗炉中进行热处理后得到超薄的传感器敏感层氧化铝保护膜。

本发明的特点还在于：

步骤1具体按照以下步骤实施：

步骤1.1、分别称取铝盐和水，将称取的铝盐添加到水中，搅拌均匀后配制出摩尔体积浓度为0.5mol/L～3mol/L的铝盐溶液；

分别称取强碱和水，将称取的强碱添加到水中，搅拌均匀后配制出摩尔体积浓度为2mol/L～5mol/L的强碱溶液；

步骤1.2、将经步骤1.1得到的铝盐溶液置于水浴中，控制水浴的温度为0℃～5℃，采用磁力搅拌装置搅拌置于水浴中的铝盐溶液，并于磁力搅拌状态下将配制出的强碱溶液逐滴滴加到铝盐溶液中，直至pH值显示为4～6.5时止，再继续磁力搅拌10min～30min，得到悬浮物。

在步骤1中，铝盐采用氯化铝(AlCl₃)、硫酸铝(Al₂(SO₄)₃)、硝酸铝(Al(NO₃)₃)、硅酸铝(Al₂(SiO₃)₃)或硫化铝(Al₂S₃)；强碱采用氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)或氢氧化铷(RbOH)。

在步骤1.2中，磁力搅拌装置的搅拌转速为300r/min～500r/min。

步骤2具体按照以下方法实施：

先将经步骤1得到的悬浮物转移到高压反应釜内的内胆中，再将高压反应釜置于180℃～240℃的环境中，使内胆中的悬浮物保持在180℃～240℃的温度条件下持续反应10h～36h，反应完成后，待内胆中的反应物冷却至室温后得到沉淀物。

步骤3具体按照以下步骤实施：

步骤3.1、分别利用去离子水和清洗用有机溶剂对经步骤2得到的沉淀物进行清洗，清洗方式采用离心处理的方式，待清洗完毕后得到清洗干净的沉淀物；

步骤3.2、对经步骤3.1得到的清洗干净的沉淀物进行真空干燥处理，干燥温度为60℃～100℃，干燥时间为6h～24h，得到干粉体；

步骤3.3、将经步骤3.2得到的干粉体置于马弗炉中进行热处理，热处理结束后，待马弗炉自然冷却至室温，即得到勃姆石粉体。

步骤3.1中，采用去离子水和清洗用有机溶剂交替清洗三次，且在每次离心处理中，离心装置的转速为3000r/min～8000r/min；其中，清洗用有机溶剂采用甲醇、无水乙醇、丙酮或四氯化碳；

步骤3.3中，热处理的具体过程如下：

将干粉体置于马沸炉内后，先以3℃/min～5℃/min的速率将马弗炉内的温度升至200℃～300℃，并于200℃～300℃温度条件下，对马弗炉进行10min～40min的保温处理；

再以10℃/min～15℃/min的速率将马沸炉内的温度升至400℃～550℃，并于400℃～550℃温度条件下，对马弗炉进行90min～120min的保温处理。

步骤4具体按照以下步骤实施：

步骤4.1、按质量比为1：9～11分别称取造孔剂、有机溶剂；

步骤4.2、将步骤4.1中称取的造孔剂和有机溶剂混合在一起，于40℃～55℃的温度条件下，采用磁力搅拌的方式搅拌30min～60min，使造孔剂和有机溶剂充分混合在一起，得到溶剂；

步骤4.3、将经步骤3得到的勃姆石粉体先研磨15min～40min，然后过平均孔径为25μm～38μm筛，得到勃姆石细粉；

步骤4.4、将经步骤4.3得到的勃姆石细粉添加到经步骤4.2得到的溶剂中，勃姆石细粉的添加量为溶剂质量的15％～30％，经超声分散60min～100min，得到勃姆石浆料。

步骤4中，造孔剂采用乙基纤维素、环氧树脂、醋丁纤维或聚乙烯醇；有机溶剂采用无水乙醇、松油醇或异丙醇。

步骤5具体按照以下步骤实施：

步骤5.1将经步骤4得到的勃姆石浆料均匀涂覆在传感器敏感层表面，控制所涂覆浆料层厚度在10μm～30μm，得到保护层浆料薄膜；

步骤5.2、将经步骤5.1得到的保护层浆料薄膜置于空气中，并保持在温度为20℃～30℃的条件下自然流平30min～60min，之后再将其置于红外干燥箱中烘烤60min～120min，得到干燥的浆料薄膜；

步骤5.3、将经步骤5.2得到干燥的浆料薄膜置于马弗炉中进行热处理，热处理结束后，待马弗炉自然冷却至室温，得到气体传感器敏感层超薄保护膜，即氧化铝保护膜。

步骤5.1中涂覆方式采用丝网印刷法、旋涂法或刮涂法；

在步骤5.3中，热处理过程具体如下：

先以3℃/min～5℃/min的速率将马弗炉内的温度升至300℃～500℃，并于300℃～500℃温度条件下，对马弗炉进行10min～40min的保温处理；

再以3℃/min～10℃/min的速率将马弗炉内的温度升至700℃～900℃，并于700℃～900℃温度条件下，对马弗炉进行60min～100min的保温处理。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明气体传感器敏感层超薄氧化铝保护膜的低温制备方法，该方法通过水热法合成保护膜前驱体粉体-勃姆石粉体，经涂覆在敏感层表面烧结后得到保护层薄膜，整个制备流程较为简单、易于操控、可重复性强且对传感器敏感层不产生新的污染。

(2)利用本发明气体传感器敏感层超薄氧化铝保护膜的低温制备方法制备出的气敏材料敏感层保护薄膜，可形成孔隙在1μm～2μm的Al₂O₃保护膜，不仅具有厚度薄的特点还能在20μm范围内调节。

(3)利用本发明气体传感器敏感层超薄氧化铝保护膜的低温制备方法制备出的气敏材料敏感层保护薄膜，能在较低温度700℃～900℃范围内进行，这样能有效降低制备成本，具有重大的社会经济效益。

附图说明

图1是利用本发明的制备方法得到的气体传感器敏感层超薄氧化铝保护膜的表面场发射扫描电子显微镜图片；

图2是利用本发明的制备方法得到的气体传感器敏感层超薄氧化铝保护膜的断面场发射扫描电子显微镜图片；

图3是利用本发明的制备方法得到的附在Pt/TiO₂气敏传感器表面的气体传感器敏感层超薄氧化铝保护膜的X射线衍射物相结构图谱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明气体传感器敏感层超薄氧化铝保护膜的低温制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、分别称取铝盐和强碱，将称取的铝盐溶解于水中配制出铝盐溶液，将强碱溶解于水中配制出强碱溶液；将强碱溶液滴加到铝盐溶液中，通过调节pH值，得到悬浮物，具体按照以下步骤实施：

步骤1.1、分别称取铝盐和水，将称取的铝盐添加到水中，搅拌均匀后配制出摩尔体积浓度为0.5mol/L～3mol/L的铝盐溶液；

铝盐采用氯化铝(AlCl₃)、硫酸铝(Al₂(SO₄)₃)、硝酸铝(Al(NO₃)₃)、硅酸铝(Al₂(SiO₃)₃)或硫化铝(Al₂S₃)；

分别称取强碱和水，将称取的强碱添加到水中，搅拌均匀后配制出摩尔体积浓度为2mol/L～5mol/L的强碱溶液；

强碱采用氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)或氢氧化铷(RbOH)；

步骤1.2、将经步骤1.1得到的铝盐溶液置于水浴中，控制水浴的温度为0℃～5℃，采用磁力搅拌装置搅拌置于水浴中的铝盐溶液，并于磁力搅拌状态下将配制出的强碱溶液逐滴滴加到铝盐溶液中，直至pH值显示为4～6.5时止，再继续磁力搅拌10min～30min，得到悬浮物；

其中，磁力搅拌装置的搅拌转速为300r/min～500r/min。

步骤2、将经步骤1得到的悬浮物转移到高压反应釜内，经水热反应后得到沉淀物，具体按照以下方法实施：

先将经步骤1得到的悬浮物转移到高压反应釜内的内胆中，再将高压反应釜置于180℃～240℃的环境中，使内胆中的悬浮物保持在180℃～240℃的温度条件下持续反应10h～36h，反应完成后，待内胆中的反应物冷却至室温后得到沉淀物。

高压反应釜的内胆聚四氟乙烯内胆，最大耐压3MPa。

步骤3、将经步骤2得到的沉淀物依次进行清洗、干燥处理，得到干粉体；再将得到的干粉体置于马弗炉中进行热处理，得到勃姆石粉体，具体按照以下步骤实施：

步骤3.1、分别利用去离子水和清洗用有机溶剂对经步骤2得到的沉淀物进行清洗，清洗方式采用离心处理的方式，待清洗完毕后得到清洗干净的沉淀物；

为了保证清洗效果，最好采用去离子水和清洗用有机溶剂交替清洗三次；离心处理中，离心装置的转速为3000r/min～8000r/min；

清洗用有机溶剂可以采用甲醇、无水乙醇、丙酮或四氯化碳；

步骤3.2、对经步骤3.1得到的清洗干净的沉淀物进行真空干燥处理，干燥温度为60℃～100℃，干燥时间为6h～24h，得到干粉体；

步骤3.3、将经步骤3.2得到的干粉体置于马弗炉中进行热处理，热处理结束后，待马弗炉自然冷却至室温，即得到勃姆石粉体；

步骤3.3中的热处理过程具体如下：

将干粉体置于马沸炉内后，先以3℃/min～5℃/min的速率将马弗炉内的温度升至200℃～300℃，并于200℃～300℃温度条件下，对马弗炉进行10min～40min的保温处理；

再以10℃/min～15℃/min的速率将马沸炉内的温度升至400℃～550℃，并于400℃～550℃温度条件下，对马弗炉进行90min～120min的保温处理。

步骤4、配制溶剂；将经步骤3得到的勃姆石粉体研磨成勃姆石细粉后添加到配制出的溶剂中，再向该溶剂中添加造孔剂，最后经超声分散处理，得到勃姆石浆料，具体按照以下步骤实施：

步骤4.1、按质量比为1：9～11分别称取造孔剂、有机溶剂；

造孔剂采用乙基纤维素、环氧树脂、醋丁纤维或聚乙烯醇；

机溶剂采用无水乙醇、松油醇或异丙醇；

步骤4.2、将步骤4.1中称取的造孔剂和有机溶剂混合在一起，于40℃～55℃的温度条件下，采用磁力搅拌的方式搅拌30min～60min，使造孔剂和有机溶剂充分混合在一起，得到溶剂；

步骤4.3、将经步骤3得到的勃姆石粉体先研磨15min～40min，然后过平均孔径为25μm～38μm筛(400目～500目)，得到勃姆石细粉；

步骤4.4、将经步骤4.3得到的勃姆石细粉添加到经步骤4.2得到的溶剂中，勃姆石细粉的添加量为溶剂质量的15％～30％，经超声分散60min～100min，得到勃姆石浆料。

步骤5、将经步骤4得到的勃姆石浆料均匀涂覆到传感器敏感层表面，经自然流平后采用红外烘干，再于马弗炉中进行热处理后得到超薄的传感器敏感层氧化铝保护膜，具体按照以下步骤实施：

步骤5.1将经步骤4得到的勃姆石浆料均匀涂覆在传感器敏感层表面，控制所涂覆浆料层厚度在10μm～30μm，得到保护层浆料薄膜；

其中，涂覆方式可采用丝网印刷法、旋涂法或刮涂法；

步骤5.2、将经步骤5.1得到的保护层浆料薄膜置于空气中，并保持在温度为20℃～30℃的条件下自然流平30min～60min，之后再将其置于红外干燥箱中烘烤60min～120min，得到干燥的浆料薄膜；

步骤5.3、将经步骤5.2得到干燥的浆料薄膜置于马弗炉中进行热处理，热处理结束后，待马弗炉自然冷却至室温，得到气体传感器敏感层超薄氧化铝保护膜；

步骤5.3中涉及的热处理过程具体如下：

先以3℃/min～5℃/min的速率将马弗炉内的温度升至300℃～500℃，并于300℃～500℃温度条件下，对马弗炉进行10min～40min的保温处理；

再以3℃/min～10℃/min的速率将马弗炉内的温度升至700℃～900℃，并于700℃～900℃温度条件下，对马弗炉进行60min～100min的保温处理。

实施例1

分别称取氯化铝和水，将称取的氯化铝添加到水中，搅拌均匀后配制出摩尔体积浓度为0.5mol/L的氯化铝溶液；分别称取氢氧化钠和水，将称取的氢氧化钠添加到水中，搅拌均匀后配制出浓度为摩尔体积浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液；将氯化铝溶液置于水浴中，控制水浴的温度为0℃，采用磁力搅拌装置搅拌置于水浴中的氯化铝溶液，并于磁力搅拌状态下将配制出的氢氧化钠溶液逐滴滴加到氯化铝溶液中，直至pH值显示为4时止，再继续磁力搅拌30min，得到悬浮物；其中，磁力搅拌装置的搅拌转速为300r/min；

先将得到的悬浮物转移到高压反应釜内的内胆中，再将高压反应釜置于180℃的环境中，使内胆中的悬浮物保持在180℃的温度条件下持续反应36h，反应完成后，待内胆中的反应物冷却至室温后得到沉淀物；

分别利用去离子水和甲醇对沉淀物进行清洗交替清洗三次，清洗时采用离心处理的方式，离心装置的转速为3000r/min，待清洗完毕后得到清洗干净的沉淀物；对洗干净的沉淀物进行真空干燥处理，干燥温度为60℃，干燥时间为24h，得到干粉体；将干粉体置于马弗炉中进行热处理，热处理结束后，待马弗炉自然冷却至室温，即得到勃姆石粉体，其中热处理过程具体为：将干粉体置于马沸炉内后，先以3℃/min的速率将马弗炉内的温度升至200℃，并于200℃温度条件下，对马弗炉进行40min的保温处理；再以10℃/min的速率将马沸炉内的温度升至400℃，并于400℃温度条件下，对马弗炉进行120min的保温处理；

按质量比为1：9分别称取乙基纤维素、无水乙醇；将称取的乙基纤维素和无水乙醇混合在一起，于40℃的温度条件下，采用磁力搅拌的方式搅拌60min，使乙基纤维素和无水乙醇充分混合在一起，得到溶剂；将勃姆石粉体先研磨15min，再过平均孔径为38μm筛，得到勃姆石细粉；将勃姆石细粉添加溶剂中，其中勃姆石细粉的添加量为溶剂质量的15％，经超声分散60min，得到勃姆石浆料。

将勃姆石浆料均匀涂覆在传感器敏感层表面，控制所涂覆浆料层厚度在30μm，得到保护层浆料薄膜；涂覆方式采用丝网印刷法；将保护层浆料薄膜置于空气中，并保持在温度为20℃的条件下自然流平60min，之后再将其置于红外干燥箱中烘烤60min，得到干燥的浆料薄膜；将干燥的浆料薄膜置于马弗炉中进行热处理，热处理结束后，待马弗炉自然冷却至室温，得到气体传感器敏感层超薄氧化铝保护膜，其中热处理过程具体如下：先以3℃/min的速率将马弗炉内的温度升至300℃，并于300℃温度条件下，对马弗炉进行40min的保温处理；再以3℃/min的速率将马弗炉内的温度升至700℃，并于700℃温度条件下，对马弗炉进行100min的保温处理。

实施例2

分别称取硫酸铝和水，将称取的硫酸铝添加到水中，搅拌均匀后配制出摩尔体积浓度为1mol/L的硫酸铝溶液；分别称取氢氧化钾和水，将称取的氢氧化钾添加到水中，搅拌均匀后配制出浓度为摩尔体积浓度为3mol/L的氢氧化钾溶液；将硫酸铝溶液置于水浴中，控制水浴的温度为2℃，采用磁力搅拌装置搅拌置于水浴中的硫酸铝溶液，并于磁力搅拌状态下将配制出的氢氧化钾溶液逐滴滴加到硫酸铝溶液中，直至pH值显示为5时止，再继续磁力搅拌15min，得到悬浮物；其中，磁力搅拌装置的搅拌转速为350r/min；

先将得到的悬浮物转移到高压反应釜内的内胆中，再将高压反应釜置于200℃的环境中，使内胆中的悬浮物保持在200℃的温度条件下持续反应28h，反应完成后，待内胆中的反应物冷却至室温后得到沉淀物；

分别利用去离子水和无水乙醇对沉淀物进行清洗交替清洗三次，清洗时采用离心处理的方式，离心装置的转速为5000r/min，待清洗完毕后得到清洗干净的沉淀物；对洗干净的沉淀物进行真空干燥处理，干燥温度为70℃，干燥时间为18h，得到干粉体；将干粉体置于马弗炉中进行热处理，热处理结束后，待马弗炉自然冷却至室温，即得到勃姆石粉体，其中热处理过程具体为：将干粉体置于马沸炉内后，先以4℃/min的速率将马弗炉内的温度升至250℃，并于250℃温度条件下，对马弗炉进行30min的保温处理；再以12℃/min的速率将马沸炉内的温度升至450℃，并于450℃温度条件下，对马弗炉进行110min的保温处理；

按质量比为1：10分别称取环氧树脂、松油醇；将称取的环氧树脂和松油醇混合在一起，于45℃的温度条件下，采用磁力搅拌的方式搅拌50min，使环氧树脂和松油醇充分混合在一起，得到溶剂；将勃姆石粉体先研磨20min，再过平均孔径为35μm的筛，得到勃姆石细粉；将勃姆石细粉添加溶剂中，其中勃姆石细粉的添加量为溶剂质量的20％，经超声分散75min，得到勃姆石浆料；

将勃姆石浆料均匀涂覆在传感器敏感层表面，控制所涂覆浆料层厚度在25μm，得到保护层浆料薄膜；涂覆方式采用旋涂法；将保护层浆料薄膜置于空气中，并保持在温度为25℃的条件下自然流平40min，之后再将其置于红外干燥箱中烘烤80min，得到干燥的浆料薄膜；将经干燥的浆料薄膜置于马弗炉中进行热处理，热处理结束后，待马弗炉自然冷却至室温，得到气体传感器敏感层超薄氧化铝保护膜，热处理过程具体如下：先以4℃/min的速率将马弗炉内的温度升至350℃，并于350℃温度条件下，对马弗炉进行25min的保温处理；再以4℃/min的速率将马弗炉内的温度升至800℃，并于800℃温度条件下，对马弗炉进行90min的保温处理。

实施例3

分别称取硝酸铝和水，将称取的硝酸铝添加到水中，搅拌均匀后配制出摩尔体积浓度为2mol/L的硝酸铝溶液；分别称取氢氧化铷和水，将称取的氢氧化铷添加到水中，搅拌均匀后配制出浓度为摩尔体积浓度为3.5mol/L的氢氧化铷溶液；将硝酸铝溶液置于水浴中，控制水浴的温度为3℃，采用磁力搅拌装置搅拌置于水浴中的硝酸铝溶液，并于磁力搅拌状态下将配制出的氢氧化铷溶液逐滴滴加到硝酸铝溶液中，直至pH值显示为6时止，再继续磁力搅拌20min，得到悬浮物；其中，磁力搅拌装置的搅拌转速为450r/min；

先将得到的悬浮物转移到高压反应釜内的内胆中，再将高压反应釜置于220℃的环境中，使内胆中的悬浮物保持在220℃的温度条件下持续反应20h，反应完成后，待内胆中的反应物冷却至室温后得到沉淀物；

分别利用去离子水和丙酮对沉淀物进行清洗交替清洗三次，清洗时采用离心处理的方式，离心装置的转速为6000r/min，待清洗完毕后得到清洗干净的沉淀物；对洗干净的沉淀物进行真空干燥处理，干燥温度为85℃，干燥时间为10h，得到干粉体；将干粉体置于马弗炉中进行热处理，热处理结束后，待马弗炉自然冷却至室温，即得到勃姆石粉体，热处理过程具体为：将干粉体置于马沸炉内后，先以4℃/min的速率将马弗炉内的温度升至280℃，并于280℃温度条件下，对马弗炉进行20min的保温处理；再以13℃/min的速率将马沸炉内的温度升至500℃，并于500℃温度条件下，对马弗炉进行100min的保温处理；

按质量比为1：10分别称取醋丁纤维、异丙醇；将称取的醋丁纤维和异丙醇混合在一起，于45℃的温度条件下，采用磁力搅拌的方式搅拌45min，使醋丁纤维和异丙醇充分混合在一起，得到溶剂；将勃姆石粉体先研磨25min，再过平均孔径为30μm的筛，得到勃姆石细粉；将勃姆石细粉添加溶剂中，其中勃姆石细粉的添加量为溶剂质量的25％，经超声分散85min，得到勃姆石浆料；

将勃姆石浆料均匀涂覆在传感器敏感层表面，控制所涂覆浆料层厚度在15μm，得到保护层浆料薄膜；涂覆方式采用旋涂法；将保护层浆料薄膜置于空气中，并保持在温度为28℃的条件下自然流平45min，之后再将其置于红外干燥箱中烘烤100min，得到干燥的浆料薄膜；将经干燥的浆料薄膜置于马弗炉中进行热处理，热处理结束后，待马弗炉自然冷却至室温，得到气体传感器敏感层超薄氧化铝保护膜，热处理过程具体如下：先以5℃/min的速率将马弗炉内的温度升至450℃，并于450℃温度条件下，对马弗炉进行20min的保温处理；再以4℃/min的速率将马弗炉内的温度升至850℃，并于850℃温度条件下，对马弗炉进行80min的保温处理。

实施例4

分别称取硅酸铝和水，将称取的硅酸铝添加到水中，搅拌均匀后配制出摩尔体积浓度为3mol/L的硅酸铝溶液；分别称取氢氧化钠和水，将称取的氢氧化钠添加到水中，搅拌均匀后配制出浓度为摩尔体积浓度为5mol/L的氢氧化钠溶液；将硅酸铝溶液置于水浴中，控制水浴的温度为5℃，采用磁力搅拌装置搅拌置于水浴中的硅酸铝溶液，并于磁力搅拌状态下将配制出的氢氧化钠溶液逐滴滴加到氯化铝溶液中，直至pH值显示为6.5时止，再继续磁力搅拌10min，得到悬浮物；其中，磁力搅拌装置的搅拌转速为500r/min；

先将得到的悬浮物转移到高压反应釜内的内胆中，再将高压反应釜置于240℃的环境中，使内胆中的悬浮物保持在240℃的温度条件下持续反应10h，反应完成后，待内胆中的反应物冷却至室温后得到沉淀物；

分别利用去离子水和甲醇对沉淀物进行清洗交替清洗三次，清洗时采用离心处理的方式，离心装置的转速为8000r/min，待清洗完毕后得到清洗干净的沉淀物；对洗干净的沉淀物进行真空干燥处理，干燥温度为100℃，干燥时间为6h，得到干粉体；将干粉体置于马弗炉中进行热处理，热处理结束后，待马弗炉自然冷却至室温，即得到勃姆石粉体，热处理过程具体为：将干粉体置于马沸炉内后，先以5℃/min的速率将马弗炉内的温度升至300℃，并于300℃温度条件下，对马弗炉进行35min的保温处理；再以15℃/min的速率将马沸炉内的温度升至550℃，并于550℃温度条件下，对马弗炉进行90min的保温处理；

按质量比为1：11分别称取聚乙烯醇、无水乙醇；将称取的聚乙烯醇和无水乙醇混合在一起，于55℃的温度条件下，采用磁力搅拌的方式搅拌60min，使乙基纤维素和无水乙醇充分混合在一起，得到溶剂；将勃姆石粉体先研磨40min，再过平均孔径为25μm筛，得到勃姆石细粉；将勃姆石细粉添加溶剂中，其中勃姆石细粉的添加量为溶剂质量的30％，经超声分散100min，得到勃姆石浆料；

将勃姆石浆料均匀涂覆在传感器敏感层表面，控制所涂覆浆料层厚度在35μm，得到保护层浆料薄膜；涂覆方式采用刮涂法；将保护层浆料薄膜置于空气中，并保持在温度为30℃的条件下自然流平30min，之后再将其置于红外干燥箱中烘烤120min，得到干燥的浆料薄膜；将干燥的浆料薄膜置于马弗炉中进行热处理，热处理结束后，待马弗炉自然冷却至室温，得到气体传感器敏感层超薄氧化铝保护膜，热处理过程具体如下：先以5℃/min的速率将马弗炉内的温度升至500℃，并于500℃温度条件下，对马弗炉进行10min的保温处理；再以5℃/min的速率将马弗炉内的温度升至900℃，并于900℃温度条件下，对马弗炉进行60min的保温处理。

图1和图2分别是利用本发明的制备方法得到的气体传感器敏感层超薄氧化铝保护膜的表面场发射扫描电子显微镜图片和断面场发射扫描电子显微镜图片；从图1中可以看出：所制备保护膜为多孔结构，其颗粒直径约为100nm左右；从图2中可以看出：保护膜为多孔状，且均匀覆盖在气体敏感层表面，厚度约为10μm左右。

图3是利用本发明的制备方法得到的附在Pt/TiO₂气敏传感器表面的敏感层超薄氧化铝保护膜的X射线衍射物相结构图谱，从图3中可以看出：该超薄氧化铝保护膜为γ-Al₂O₃结构，且超薄氧化铝保护膜不会影响Pt/TiO₂气体敏感层的物相结构。

本发明气体传感器敏感层超薄氧化铝保护膜的低温制备方法，利用该方法能在低温条件下制备出厚度薄、层数少及不易脱落的气体传感器敏感层超薄保护膜。