一种甲烷气体传感器及制造工艺的制作方法

本发明涉及传感器，具体涉及一种甲烷气体传感器及制造工艺。

背景技术：

1、甲烷是一种易燃易爆气体，作为燃料能源广泛应用于民用和工业领域。无论是日常生活中燃气管道爆炸，还是煤矿、岩矿等矿井爆炸都会短时间内造成巨大的人身及经济财产损失。因此为了及时监测气体环境，保障生产安全，研发高灵敏的甲烷气体传感器显得非常紧迫。

2、在种类繁多的气敏传感器中，半导体气敏元件约占60％，早在1962年taguch就首次报道了金属氧化物半导体材料sno2可用来检测还原性气体。氧化锡(sno2)是一种典型的n型半导体金属氧化物，在较高温度下接触甲烷气体，电导率会发生明显的变化，且具备化学稳定性好、成本低等优点，因此占据了气体传感器的大半市场。而如何降低氧化锡传感器工作温度，缩短响应恢复时间，提高灵敏度和气体选择性是必须克服的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种甲烷气体传感器及制造工艺，其目的在于：实现对甲烷气体的快速检测。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种甲烷气体传感器，传感器的结构为表面电阻型，所述传感器的传感单元用叉指电极的两端做正负极，二氧化锡/钯/铂复合薄膜沉积在电极之上，所述传感单元安装在陶瓷基板上。

4、优选的，所述的叉指电极中的基板为硅基板。

5、一种甲烷气体传感器的制造工艺，包括如下步骤：

6、s1、制备二氧化锡纳米粉末和二氧化锡/钯/铂复合材料；

7、s2、对叉指电极进行清洁处理；

8、s3、利用s1中得到的二氧化锡纳米粉末和二氧化锡/钯/铂复合材料以及s2中清洁处理后的叉指电极制造传感器。

9、优选的，所述s1中制备二氧化锡纳米粉末具体过程为：

10、s111：向乙醇溶液中加入氯化亚锡和盐酸，并进行搅拌；

11、s112：向s111得到的溶液中加入次氯酸钠，并继续进行搅拌，得到白色溶液；

12、s113：将s112得到的白色溶液倒入聚四氟乙烯内胆的水热反应釜中，并对得到的混合溶液进行加热；

13、s114：加热结束后将得到物料冷却至室温，然后对物料进行离心处理；

14、s115：对经过离心处理后得到的物料进行洗涤，洗涤结束后进行干燥，干燥结束后得到二氧化锡纳米粉末。

15、优选的，所述s1中制备二氧化锡/钯/铂复合材料的具体过程为：

16、s121：向二氧化锡粉末中加水，然后进行研磨；

17、s122：向s121得到的物料中加入氯化钯水溶液和氯铂酸水溶液，并继续研磨，直至得到均匀的糊状材料，即得到二氧化锡/钯/铂的复合材料。

18、优选的，所述s2的具体过程为：将叉指电极分别用乙醇、丙酮清洗，然后用去离子水冲洗，放到超声波清洗机在常温下进行处理，将清洗过的叉指电极放到空气下自然烘干。

19、优选的，所述s3的具体过程为：取上述制备好的二氧化锡/钯/铂粉末，分别分三次加入去离子水，然后进行研磨，直至得到均匀的白色糊状胶状物，然后将得到的白色糊状胶状物涂覆在叉指电极，然后对叉指电极进行加热，加热结束后对叉指部分进行烧结，冷却后得到二氧化锡/钯/铂复合薄膜气体传感器。

20、进一步地，将得到的白色糊状胶状物涂覆在叉指电极上时，涂覆三层，每层的厚度为0.1-1mm。

21、进一步地，所述叉指电极中的基板为硅基板。

22、综上所述，本发明的有益效果为：

23、1、本发明实现了对甲烷气体的快速检测；

24、2、本发明提升了敏感材料灵敏度并降低了工作温度。

技术特征：

1.一种甲烷气体传感器，传感器(1)的结构为表面电阻型，其特征在于，所述传感器(1)的传感单元用叉指电极(2)的两端做正负极，二氧化锡/钯/铂复合薄膜(3)沉积在叉指电极(2)之上，所述传感单元安装在陶瓷基板上。

2.根据权利要求1所述的一种甲烷气体传感器，其特征在于，所述的叉指电极(2)中的基板为硅基板。

3.一种甲烷气体传感器的制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种甲烷气体传感器的制造工艺，其特征在于，所述s1中制备二氧化锡纳米粉末具体过程为：

5.根据权利要求2或3所述的一种甲烷气体传感器的制造工艺，其特征在于，所述s1中制备二氧化锡/钯/铂复合材料的具体过程为：

6.根据权利要求2或3所述的一种甲烷气体传感器的制造工艺，其特征在于，所述s2的具体过程为：将叉指电极(2)分别用乙醇、丙酮清洗，然后用去离子水冲洗，放到超声波清洗机在常温下进行处理，将清洗过的叉指电极(2)放到空气下自然烘干。

7.根据权利要求2或3所述的一种甲烷气体传感器的制造工艺，其特征在于，所述s3的具体过程为：取上述制备好的二氧化锡/钯/铂粉末，分别分三次加入去离子水，然后进行研磨，直至得到均匀的白色糊状胶状物，然后将得到的白色糊状胶状物涂覆在叉指电极(2)，然后对叉指电极(2)进行加热，加热结束后对叉指部分进行烧结，冷却后得到二氧化锡/钯/铂复合薄膜气体传感器。

8.根据权利要求7所述的一种甲烷气体传感器的制造工艺，其特征在于，将得到的白色糊状胶状物涂覆在叉指电极(2)上时，涂覆三层，每层的厚度为0.1-1mm。

9.根据权利要求2或3所述的一种甲烷气体传感器的制造工艺，其特征在于，所述叉指电极(2)中的基板为硅基板。

技术总结
本发明公开了一种甲烷气体传感器及制造工艺，属于传感器技术领域，解决了如何对甲烷气体的快速检测的问题。本发明传感器的结构为表面电阻型，所述传感器的传感单元用叉指电极的两端做正负极，二氧化锡/钯/铂复合薄膜沉积在电极之上，所述传感单元安装在陶瓷基板上；甲烷气体传感器的制造工艺，包括如下步骤：S1、制备二氧化锡纳米粉末和二氧化锡/钯/铂复合材料；S2、对叉指电极进行清洁处理；S3、利用S1中得到的二氧化锡纳米粉末和二氧化锡/钯/铂复合材料以及S2中清洁处理后的叉指电极制造传感器。本发明实现了对甲烷气体的快速检测；提升了敏感材料灵敏度并降低了工作温度。

技术研发人员：李开富,谭小波,黄斌,李云,武焱林,王瑞,张兴,严宏凯,郑慧宜,郭小伟,李绍荣,杨承
受保护的技术使用者：中铁工程服务有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16