专利名称：一种基于ZnO表面涂层的Y型沸石材料的神经元有害气体传感器的制作方法
技术领域：
本发明属于电子气敏器件技术领域，涉及到一种基于ZnO表面涂层的Y型沸石材料的神经元有害气体传感器。
背景技术：
沸石材料是一种重要的工业材料，广泛的应用于工业催化，分子筛以及化学传感器中。在化学气体传感器应用方面，前期的工作主要是利用其催化性能来提高传感器的选择性能。直到最近，人们才开始研究直接利用其离子导电的电性能开发气体传感器。其传感器的基本结构是在具有钼或者金叉指电极的Si基板或者Al2O3基板上，利用丝网印刷技术沉积ZSM5型沸石材料的厚膜。开发的传感器主要用于氨气和碳氢化合物的检测。国内上海交通大学的黄宜平教授也尝试了利用喷墨打印的方法，将13X型的沸石厚膜涂覆在具有叉指电极的Si基板上，所制备的传感器在所施加的低频下表现出一定的对神经元有害气体的模拟试剂甲基磷酸二甲酯(DMMP)感应性能，但其选择性能较差，归其原因在于较低频率下，其感应信号主要来源于金属电极和13X敏感材料间的界面，故而没有充分利用沸石微孔这一独特结构。美国俄亥俄州立大学的Li和Dutta等人将Y型沸石压制成块体，所制备的传感器在3000Hz的频率下工作，发现传感器表现出良好的对DMMP的感应性能和对多种常见气体的选在性。但传感器的第一次对有害气体的感应信号存在不完全可逆的问题， 不利于实际应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于ZnO表面涂层的Y型沸石材料的神经元有害气体传感器。本发明要解决的技术问题是制备ZnO表面涂层的Y型沸石气敏材料，利用具有SiO 表面涂层的Y型沸石作为传感器的气敏材料，解决传感器第一次响应不完全恢复的问题。本发明的技术方案是传感器由具有ZnO表面涂层的Y型沸石气敏材料和金叉指电极构成。首先制备气敏材料，将Si(NO3)2和Y型沸石颗粒按照质量比3 7的比例溶于乙醇溶液，加热到80°C，充分搅拌M小时后，将乙醇挥发殆尽，取沉积出的白色粉末在550°C 下焙烧2个小时，获得ZnO涂覆在Y型沸石粉末，然后利用压力机在5000吨的压力下将粉末压制成厚膜获得传感器的气敏材料。最后，利用丝网印刷技术在上述获得的沸石薄膜表面上印刷如附图1中所示的金叉指电极，得到最终的基于ZnO表面涂覆的Y型沸石气敏传感器。本发明的效果和益处是，相对于报道的纯的Y型沸石材料传感器，基于ZnO表面涂层的Y型沸石材料传感器表现出更好的对神经元有害气体的模拟试剂甲基磷酸二甲酯的响应信号的恢复性能。
附图1是金叉指电极示意图。图中A 0. 1-0. 2mm ；B 0. 1-0. 2mm。附图2是传感器在320°C时，固定频率在3000Hz下，对约IOOppm DMMP的响应信号随时间的变化曲线图。图中1传感器在流动空气中的阻抗变化曲线；2传感器在背景为空气，约IOOppm DMMP浓度氛围中的阻抗变化曲线；3传感器在背景为空气，约IOOppm DMMP浓度氛围中的阻抗变化曲线。
具体实施例方式以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。制备ZnO表面涂层的Y型沸石颗粒表面。首先将ai (NO3) 2和Y型沸石颗粒按照质量比3 7的比例溶于乙醇溶液，加热到80°C，充分搅拌M小时后，将乙醇挥发殆尽，取沉积出的白色粉末在550°C下焙烧2个小时，获得ZnO表面涂层的Y型沸石粉末。制备传感器。利用压力机在5000吨的压力下将粉末压制成厚膜。最后，利用丝网印刷技术在上述获得的沸石厚膜表面上印刷如附图1中所示的金叉指电极，得到最终的基于ZnO表面涂覆的Y型沸石气敏传感器。金叉指电极的线宽度是0. 1-0. 2毫米，线与线之间的宽度为0. 1-0. 2毫米。传感器的测试。将所制备传感器置于一流动空气气氛下，并将传感器元件加热到其工作温度范围在250-350°C之间，然后引入甲基磷酸二甲酯气体分子。通过利用交流阻抗谱仪测量传感器在给定频率3000Hz情况下所获得的阻抗值在空气和在以空气为背景的 DMMP氛围下的变化，作为传感器的信号。附图2给出了测得传感器对IOOppm DMMP响应随时间的变化曲线，当DMMP从气流中移除后，传感器表现出良好的完全恢复特性。
权利要求
1. 一种基于ZnO表面涂层的Y型沸石材料的神经元有害气体传感器，其特征是由具有 ZnO表面涂层的Y型沸石气敏材料和金叉指电极构成，首先制备ZnO表面涂层的Y型沸石气敏材料，将Si(NO3)2和Y型沸石按质量比3 7的比例溶于乙醇中，加热到80°C，搅拌M 小时后，将乙醇挥发殆尽，取沉积出的白色粉末在550°C下焙烧2个小时，获得ZnO涂层的Y 型沸石粉末，然后在5000吨的压力下将粉末压制成厚膜；再用丝网印刷技术在制备的厚膜表面上印刷金叉指电极，电极间距为0. 1-0. 2毫米，得到基于ZnO表面涂层的Y型沸石气敏传感器；传感器的工作温度在250-350度范围内，传感器信号是在3000Hz的频率下，传感器在流动空气和神经元有害气体中的阻抗变化。
全文摘要
一种基于ZnO表面涂层的Y型沸石材料的神经元有害气体传感器，属于电子气敏器件技术领域。其特征是由具有ZnO表面涂层的Y型沸石气敏材料和金叉指电极构成。将Zn(NO3)2和Y型沸石按质量比3∶7的溶于乙醇中，加热到80℃，搅拌后，将乙醇挥发殆尽，取沉积出的粉末在550℃下焙烧，获得ZnO涂层的沸石粉末，在5000吨的压力下将粉末压成厚膜，获得传感器的气敏材料。再用丝网印刷技术在厚膜表面上印刷金叉指电极，得到最终的传感器。传感器的工作温度在250到350度范围内，信号是在3000Hz的频率下，传感器在流动空气和神经元有害气体中的阻抗变化。本发明的效果和益处是，基于ZnO表面涂层的Y型沸石材料传感器表现出更好的信号恢复性能。
文档编号G01N27/02GK102495104SQ201110413620
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月12日 优先权日2011年12月12日
发明者余隽, 刘丽鹏, 唐祯安, 孙芳洁, 李晓干, 王兢, 闫卫平, 黄正兴 申请人:大连理工大学