一种半导体丙烷传感器气敏层浆料及其制备方法与流程

本发明属于传感，具体涉及到一种半导体丙烷传感器气敏层浆料及其制备方法。

背景技术：

0、技术背景

1、液化石油气(lpg)作为一种能源物质在我们的日常生活中有着不可替代应用，特别在普通家庭、餐厅、饭馆、酒店等场所的燃气灶和热水器中。lpg的主要成分是丙烷，极易自燃，当其在空气中的含量达到了一定的浓度范围后，遇到明火就能爆炸。因而，lpg在给我们生活带来了便利的同时，也带来了巨大的安全隐患，每一年因为lpg泄漏造成的事故很多，且每一次事故都会引起很大的伤亡和财产损失。

2、为减少因lpg泄露产生的事故，在lpg安全管控中，主要从液化石油气加气站、瓶装气储存站或供应站、用户端等三大环节进行管理和预防。在用户端，安装lpg报警器，实时对燃气泄漏进行监测，如有lpg泄露，lpg报警器会报警，同时会利用燃气切断阀阻止泄露的发生。半导体丙烷气体传感器因具有测量精准、维护简便、使用灵活、可靠性高及价格低廉等优势，而应用于lpg报警器中。但是，现有的半导体丙烷传感器通常存在灵敏度不高和抗酒精干扰性差等问题。而现有公开的半导体可燃气体传感器专利中的技术解决方案大多针对的是甲烷气体(cn114839231b,cn114858868b,cn114839230b,cn 107228927 b)，虽文中提及丙烷气体，但丙烷从分子结构的稳定性和催化反应所需能量上与甲烷是有差异的，因而这些专利中的技术方案可能并不适用于丙烷气体。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种能提高半导体丙烷传感器灵敏度的半导体丙烷传感器气敏层浆料及其制备方法。

2、为了达到上述目的，本发明提供的一种半导体丙烷传感器气敏层浆料，一种半导体丙烷传感器气敏层浆料，其特征在于，包括以下重量份的原料：纳米氧化锡粉末500份、增敏剂10-15份、其他成分10-15份、有机载体350份；所述的纳米氧化锡粉末，其粒径范围为10-30nm；所述增敏剂为氯化钯和铂粉的混合物，其中氯化钯：铂粉的重量份比为0.25-2：1；所述的其他成分为氧化铝、氧化硅及氧化锑的混合物，其中氧化铝：氧化硅：氧化锑的重量份比为6：3：2.5-6；所述有机载体按重量份的组成为：松油醇40-60份，二乙二醇丁醚醋酸酯10-20份，羧甲基纤维素5-15份，邻苯二甲酸二丁酯1-5份，邻苯二甲酸二辛酯1-5份，十二烷基磺酸纳1-3份。

3、本发明还提供了一种半导体丙烷传感器气敏层浆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

4、(1)按所述重量份称取各原料放于氧化锆球磨罐中；

5、(2)按照确定的球料比，称取确定量的氧化锆球放于球磨罐中，然后将球磨罐装在行星式球磨机上，设置球磨时间和转速，开始第一次球磨；

6、(3)第一次球磨完毕后，将球磨罐从球磨机中取出，向球磨罐中添加有机载体，调节浆料的粘稠度，开始第二次球磨；如此反复多次球磨，待浆料粘稠度合适即为所需浆料；

7、(4)将制备的气敏浆料涂覆于陶瓷管上，于600-650℃烧结1-3小时，即得到传感器气敏元件；

8、(5)将气敏元件焊接到底座上，然后焊上加热丝，压合上管帽，便制备出了传感器探头，然后测试其对丙烷的气敏性和抗酒精干扰性。

9、在步骤(2)中所述球料比的范围为1：1-4：1，球磨时间为800-950min，所述球磨转速为350-650r/min；

10、在步骤(3)中所述所添加的有机载体优选松油醇，所述浆料粘稠度合适是控制粘稠度范围在500-2500mpas。

11、在步骤(4)中所述的陶瓷管可优选含有al2o3量为75％～96％的陶瓷管。

12、本发明得到的一种半导体丙烷传感器气敏层浆料，浆料中主要基体为纳米氧化锡，氯化钯和铂主要起着增加丙烷灵敏度的作用，氧化铝起着提高反应时间和恢复时间的作用，同时也能增强气敏层的烧结效果，氧化锑能够调控气敏层初始电阻的大小，sb进入sno2的晶格中取代sn的位置，作为施主为体系提供额外的电子，从而可以调控的电阻值；有机载体中以松油醇为主体，配有二乙二醇丁醚醋酸酯作为辅溶剂，目的是为了防止烧结过程中松油醇过度的挥发导致气敏层出现孔洞和裂纹；有机溶剂中羧甲基纤维素作为增稠剂，目的是调节浆料的粘稠度；邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯则为增塑剂，目的是提高烧结气敏层的柔韧性，可以阻止烧结过程中气敏层裂纹的出现；十二烷基磺酸纳则为表面活性剂，能起到增强浆料的润湿性、分散性和稳定性的作用。本发明所制备的半导体丙烷传感器气敏层浆料可以批量生产，能满足半导体丙烷传感器气敏元件的批量制备。所制备的丙烷传感器具有高的灵敏度和良好的选择性。

技术特征：

1.一种半导体丙烷传感器气敏层浆料，其特征在于，包括以下重量份的原料：纳米氧化锡粉末500份、增敏剂10-15份、其他成分10-15份、有机载体350份；所述的纳米氧化锡粉末，其粒径范围为10-30nm；所述增敏剂为氯化钯和铂粉的混合物，其中氯化钯：铂粉的重量份比为(0.25-2)：1；所述的其他成分为氧化铝、氧化硅及氧化锑的混合物，其中氧化铝：氧化硅：氧化锑的重量份比为6：3：(2.5-6)；所述有机载体按重量份的组成为：松油醇40-60份，二乙二醇丁醚醋酸酯10-20份，羧甲基纤维素5-15份，邻苯二甲酸二丁酯1-5份，邻苯二甲酸二辛酯1-5份，十二烷基磺酸纳1-3份。

2.一种半导体丙烷传感器气敏层浆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种半导体丙烷传感器气敏层浆料的制备方法，其特征在于，球料比的范围为1：1-4：1，球磨时间为800-950min，所述球磨转速为350-650r/min。

4.根据权利要求2或3所述的一种半导体丙烷传感器气敏层浆料的制备方法，其特征在于所述有机载体为松油醇，所述浆料粘稠度合适是控制粘稠度范围在500-2500mpas。

技术总结
本发明公开了一种半导体丙烷传感器气敏层浆料及其制备方法，所述半导体丙烷气敏浆料，包括纳米氧化锡粉末、增敏剂、有机载体及其他成分，其中增敏剂包括氯化钯和铂粉，有机载体包括松油醇、二乙二醇丁醚醋酸酯、羧甲基纤维素、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和十二烷基磺酸纳，其他成分包括氧化铝和氧化锑等。本发明利用单次球磨调浆料粒径和多次球磨调浆料粘稠度的方法，采用双增敏剂的策略，制备出了具有高灵敏度和较好选择性的丙烷气敏浆料用于半导体丙烷传感器。

技术研发人员：吕晶,魏锋,李前程,王鸿飞,唐飞,汪晓波
受保护的技术使用者：杭州麦乐克科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19