CN104977320A - 一种用于酒精检测的陶瓷气敏传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于酒精检测的陶瓷气敏传感器，包括半导体陶瓷基体、加热材料层、电极和气敏材料层；气敏材料层采用如下方法得到：将三氧化二锑和氧化锌配置成盐溶液，将氯化锡制成氯化锡乙醇溶液，将盐溶液加入氯化锡乙醇溶液中混匀反应，加入适量螯合剂并滴加氨水调节PH至9.0；过滤回收沉淀物，洗涤后烧结得到掺杂的纳米粉体；称取三氧化二钇、三氧化二镧、掺杂的纳米粉体和水混匀研磨成气敏浆料，将气敏浆料涂覆至半导体陶瓷基体的表面形成气敏材料层。通过调配锡、锌、镧比例的变化，提高气敏材料层对酒精的敏感性，提高酒精检测的灵敏度；另外，通过引入锑、钇，使得气敏材料层的电阻率大大降低，保证信号分析元器件的可靠运行。

Description

一种用于酒精检测的陶瓷气敏传感器
技术领域
本发明涉及气敏传感器领域，具体涉及一种用于酒精检测的陶瓷气敏传感器。
背景技术
半导体陶瓷气敏传感器可以用于分析气体中酒精蒸汽的含量，常用于酒驾检测。半导体陶瓷气敏传感器主要由基体以及基体表面设置的加热材料层、电极和气敏材料层。为了避免酒精检测时受环境中的其他气体影响，因此一般在气敏材料层中掺杂镧、锰等元素，用以提高气敏材料层对酒精气体的感应灵敏度。但是，随着研究的深入，镧元素掺杂会使得传感器的初始电阻过大，对信号分析元器件的运行产生影响，影响信号的传输。因此，有必要提供一种自然状态下电阻值较低的气敏传感器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于酒精检测的陶瓷气敏传感器，其可有效解决上述问题，初始电阻值小而且对酒精的灵敏度高。
为实现上述方案，本发明采用如下技术方案进行实施：
一种用于酒精检测的陶瓷气敏传感器，其特征在于：包括半导体陶瓷基体以及半导体陶瓷基体上设置的加热材料层、电极和气敏材料层；所述的气敏材料层采用如下方法得到：
将0.003g三氧化二锑和0.5g氧化锌溶于5ml盐酸溶液中配置成盐溶液，将8g氯化锡溶于35ml乙醇中制成氯化锡乙醇溶液，将盐溶液在搅拌条件下加入氯化锡乙醇溶液中混匀反应，随后加入适量螯合剂并滴加氨水调节PH至9.5；过滤回收沉淀物并利用乙醇对沉淀物进行洗涤，洗涤后烧结得到掺杂的 纳米粉体；称取0.02～0.05g三氧化二钇、0.18～0.25g三氧化二镧、100g上述制取的掺杂的纳米粉体和25ml水混匀研磨成气敏浆料，将半导体陶瓷基体依次用去离子水、丙酮、氯仿洗涤干净，烘干后将气敏浆料涂覆至半导体陶瓷基体的表面形成气敏材料层。
通过调配锡、锌、镧比例的变化，提高气敏材料层对酒精的敏感性，提高酒精检测的灵敏度；另外，通过引入锑、钇，使得气敏材料层的电阻率大大降低，保证信号分析元器件的可靠运行。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进一步进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
实施例1：
将0.003g三氧化二锑和0.5g氧化锌溶于5ml盐酸(45％)溶液中配置成盐溶液，将8g氯化锡溶于35ml乙醇(70％)中制成氯化锡乙醇溶液，将盐溶液在搅拌条件下加入氯化锡乙醇溶液中常温混匀反应1h，随后加入适量螯合剂(如0.06g聚甲基丙烯酸)并滴加氨水调节PH至9.5；过滤回收沉淀物并利用乙醇对沉淀物进行洗涤，洗涤后先80℃烘干、然后550℃烧结得到掺杂的纳米粉体。称取0.02～0.05g三氧化二钇、0.18～0.25g三氧化二镧、100g上述制取的掺杂的纳米粉体和25ml水混匀在球磨机中研磨成气敏浆料，将氧化铝陶瓷管依次用去离子水、丙酮、氯仿洗涤干净，烘干后在氧化铝陶瓷管内部涂覆钌电阻浆料，陶瓷管外部涂气敏浆料，陶瓷管外表面附设金电极、两端由铂金丝引出电极，焊接、封装后得到陶瓷气敏传感器。
对上述陶瓷气敏传感器性能进行检测并与对照传感器进行比较，实施例1 中得到的气敏传感器与对照传感器除气敏材料层组成不一样，其余的实施方式均一致，气敏传感器的工作温度为280℃；对照传感器中气敏材料层组成为镧、锡，比较的结果具体如下：
相同型号尺寸大小的陶瓷管，实施例1中气敏传感器在自然状态下的初始电阻仅为0.8MΩ，而对照传感器在自然状态下的初始电阻达125MΩ；实施例1中气敏传感器对1000ppm的乙醇和一氧化碳的响应灵敏度分别为61.2和2.45；对照传感器对1000ppm的乙醇和一氧化碳的响应灵敏度分别为54.5和8.74；实施例1中气敏传感器对250ppm的乙醇和一氧化碳的响应灵敏度分别为33.6和1.52；对照传感器对250ppm的乙醇和一氧化碳的响应灵敏度分别为28.7和2.13；实施例1中气敏传感器对50ppm的乙醇和一氧化碳的响应灵敏度分别为9.84和1.08；对照传感器对50ppm的乙醇和一氧化碳的响应灵敏度分别为8.27和1.12。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种用于酒精检测的陶瓷气敏传感器，其特征在于：包括半导体陶瓷基体以及半导体陶瓷基体上设置的加热材料层、电极和气敏材料层；所述的气敏材料层采用如下方法得到：
将0.003g三氧化二锑和0.5g氧化锌溶于5ml盐酸溶液中配置成盐溶液，将8g氯化锡溶于35ml乙醇中制成氯化锡乙醇溶液，将盐溶液在搅拌条件下加入氯化锡乙醇溶液中混匀反应，随后加入适量螯合剂并滴加氨水调节PH至9.5；过滤回收沉淀物并利用乙醇对沉淀物进行洗涤，洗涤后烧结得到掺杂的纳米粉体；称取0.02～0.05g三氧化二钇、0.18～0.25g三氧化二二镧、100g上述制取的掺杂的纳米粉体和25ml水混匀研磨成气敏浆料，将半导体陶瓷基体依次用去离子水、丙酮、氯仿洗涤干净，烘干后将气敏浆料涂覆至半导体陶瓷基体的表面形成气敏材料层。
2.根据权利要求1所述的用于酒精检测的陶瓷气敏传感器，其特征在于：半导体陶瓷基体为氧化铝陶瓷管，陶瓷管内部涂覆钌电阻浆料，陶瓷管外部涂气敏浆料，陶瓷管外表面附有金电极、两端由铂金丝引出电极。
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