CN105004765B - 介孔CuO/SnO2的吸附增感型传感器及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种介孔CuO/SnO2的吸附增感型传感器及检测方法，该传感器的微球型直热式传感器固定在传感器底座上，由铂丝线、铂丝线圈、介孔CuO/SnO2敏感材料构成，铂丝线穿过铂丝线圈内部且两者被封装在微球结构的介孔CuO/SnO2敏感材料中；脉冲电路、第一电流源与铂丝线圈构成高温加热回路，脉冲电路、第二电流源与铂丝线圈构成低温加热回路，脉冲电路输出脉冲信号交替接通高温加热回路和低温加热回路。本发明大大提高了对吸附性气体的灵敏度。通过脉冲驱动，使得传感器具有两个工作温度，有利于传感器对于气体的吸收，从而了传感器对极低浓度吸附性气体的检测灵敏度。
Description
技术领域
本发明属于气体传感器技术领域，具体涉及一种基于介孔CuO/SnO2的吸附增感型气体传感器及目标气体检测方法。
背景技术
常温时H2S是一种无色且有臭鸡蛋气味的有毒气体，很少直接用于工业生产，多数作为副产品产生于多种工业合成过程中。此外，天然气和火山喷气中也常伴随H2S的存在。H2S易燃易爆，与空气混合遇明火即可引起爆炸；其与强酸反应也会引起爆炸。作为大气污染源之一、煤矿事故的始作俑者，近年来关于检测H2S的气体传感器的研究越来越重要，尤其是对于超低浓度H2S检测的研究。
半导体氧化物型传感器由于其灵敏度高，长期稳定性好，结构简单和价格低廉等优势，一直是该领域中备受关注的研究热点。作为敏感材料，其感知机制为待测气体在其表面进行氧化还原反应，导致材料电导率的变化，因此其传感特性强烈依赖其表面特性，包括比表面积、表面缺陷和杂质等。为了改善其敏感性能，一方面对金属氧化物的微观结构进行调整，包括纳米颗粒、纳米棒、纳米线、团簇以及纳米管，利用小特征尺寸、大表面积和高密度的活性位点来提高灵敏度；另一方面，金属氧化物半导体经过掺杂后可提升对多种气体的灵敏度。但是单纯地提高敏感材料的性能已经不足以满足检测超低浓度气体的要求，必须在此基础上开发一种具有新原理、新结构的新型H2S传感器。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可以实现对极低浓度H2S气体检测以及缩短对H2S气体响应时间的介孔CuO/SnO2的吸附增感型传感器及检测方法。
为了解决上述技术问题，本发明的介孔CuO/SnO2的吸附增感型传感器包括微球型直热式传感器，传感器底座，脉冲电路，第一电流源，第二电流源；所述微球型直热式传感器固定在传感器底座上，由铂丝线、铂丝线圈、介孔CuO/SnO2敏感材料构成，铂丝线穿过铂丝线圈内部且与铂丝线圈不接触，铂丝线和铂丝线圈被封装在微球结构的介孔CuO/SnO2敏感材料中；脉冲电路的输出同时连接到第一电流源和第二电流源，并且脉冲电路、第一电流源与铂丝线圈构成高温加热回路，脉冲电路、第二电流源与铂丝线圈构成低温加热回路，脉冲电路输出脉冲信号交替接通高温加热回路和低温加热回路，高温期脉宽为60～100s；低温期为脉宽为100～140s；第一电流源的输出电流为130～160mA，第二电流源的输出电流为0～40mA；介孔CuO/SnO2敏感材料中CuO占总质量的0.1％～1％。
所述微球型直热式传感器的铂丝线的一端和铂丝线圈的两端自引出电极，并焊接在传感器底座上；铂丝线圈的两端通过传感器底座上的接线柱与脉冲电路、第一电流源、第二电流源连接。
所述介孔CuO/SnO2敏感材料的比表面积为75～80m2/g，孔径半径在3.3～3.8nm范围内。
所述铂丝线圈的匝数为15～20。
所述介孔CuO/SnO2敏感材料具有微观有序性。
所述介孔CuO/SnO2敏感材料微球结构为椭球形，其长轴dl为0.3～0.5cm，短轴ds为0.15～0.3cm。
所述脉冲电路包括单片机，键控电路，由第一继电器和第二继电器组成的输出电路；所述键控电路与单片机输入连接；单片机的两个控制信号输出分别与第一继电器和第二继电器连接，交替控制第一继电器和第二继电器通断；铂丝线圈与第一继电器、第一电流源构成高温加热回路，铂丝线圈与第二继电器、第二电流源构成低温加热回路。
所述的介孔CuO/SnO2敏感材料的制备方法如下：
一、CuO/SnO2/SBA-15复合材料的制备
1)将0.6-0.8g SnCl2·2H2O和0.003～0.010g Cu(NO3)2加入到5-10mL乙醇中，在水浴锅中搅拌，直到溶液澄清；
2)取0.4-0.5g SBA-15(模版剂)粉末加入步骤1)得到的混合溶液中搅拌，直到乙醇完全挥发；
3)将步骤2)得到的溶液在400℃-600℃温度下加热2-3h；
4)重复多次步骤1)-步骤3)，最后两次加入SnCl2·2H2O的量依次减半，且使用上一过程中步骤3)的产物替代步骤2)中的SBA-15，从而得到CuO/SnO2/SBA-15复合材料；
2、介孔CuO/SnO2的制备
1)配制1-2mol/L浓度的NaOH溶液；
2)取步骤一得到的0.8～1.2g的CuO/SnO2/SBA-15复合材料并加入到20～25mL步骤1)配置的NaOH溶液中，常温搅拌30～60min后离心取沉淀；
3)将步骤2)得到的沉淀物加入到20～25mL步骤1)配置的NaOH溶液中，常温搅拌30～60min后离心取沉淀；重复该过程2～3次，然后将得到的沉淀用去离子水洗涤，并离心5～8次收集沉淀；
4)向步骤3)得到的沉淀中加入过量乙醇并搅拌均匀，将产物放在水浴锅中在至少70℃条件下烘干，得到介孔CuO/SnO2敏感材料。
所述的微球型直热式传感器的制备方法如下：
1)在室温下，将0.2～0.3g介孔CuO/SnO2敏感材料与2～3mL去离子水混合制成浆料；
2)将铂丝线穿过铂丝线圈，并将铂丝线的一端固定，在铂丝线上涂步骤1)制得的浆料至完全覆盖，形成浆料薄层；
3)将铂丝线圈固定于该浆料薄层之上，确保铂丝线圈和铂丝线不接触，继续涂步骤1)制得的浆料至完全覆盖住铂丝线圈，得到传感器；
4)将传感器置于马弗炉中以400～600℃加热2～3小时，然后将其固定在传感器底座上，并置于老化台老化，从而制成微球型直热式传感器。
用介孔CuO/SnO2的吸附增感型传感器进行目标气体检测的方法如下：
一、利用静态配气法配置气体，取容积为1L的配气瓶，将瓶内抽成负压，充入净化空气至大气压，重复多次，将配气瓶清洗干净；
二、然后按照比例用微量注射器加入一定量的H2S气体，充分摇动混匀制得待测浓度气体；
三、将微球型直热式传感器1放入待测气体中，将直流电源连接在铂丝线和铂丝线圈的一端之间，铂丝线和铂丝线圈的另一端与电化学分析仪(FLUKE)连接；
四、通过键控电路设置单片机输出脉冲信号的周期时间和脉宽；
五、利用单片机输出脉冲信号周期性接通第一继电器和第二继电器，使得高温加热回路和低温加热回路交替闭合；当第一继电器接通时，由第一电流源对微球型直热式传感器进行驱动加热，使微球型直热式传感器工作在高温期；当第二继电器接通时，由第二电流源对微球型直热式传感器进行驱动加热，使微球型直热式传感器工作在低温期；
六、交替加热400～600s后，利用电化学分析仪检测高温期的电阻值，并利用电阻值来计算待测气体浓度。
本发明所述的微球型传感器的敏感机理是：当n型半导体传感器置于空气中时，空气中的氧气会在半导体氧化物表面上进行物理和化学吸附，形成不同的吸附态，特别是化学吸附态氧(O2-、O-和O2-)，将会从半导体氧化物中获得电子，从而使得N型敏感材料的电阻升 高。当传感器置于还原性气体中时，将电子给予吸附氧，而吸附氧也会将电子还给半导体，使得其电导上升，电阻值下降。
SnO2是典型的n型半导体，在100℃工作温度下，SnO2材料表面的吸附氧主要以O2 -形式存在。当H2S气体与SnO2敏感材料相接处时，敏感材料表面吸附的O2 -可以与还原气体H2S反应，将捕获的电子释放到SnO2导带，使传感器的电阻下降。此外，CuO的引入，显著加快了敏感材料表面氧化还原反应速率。在高温条件下发生如下反应：
H2S(ads)+CuO→CuS+H2O(ads)
2CuS+3O2(ads)→2CuO+SO2(ads)
总反应方程式为：2H2S(ads)+3O2(ads)→2H2O(ads)+SO2(ads)
作为本反应中的催化剂，CuO的担载显著加快了敏感材料表面氧化还原反应速率。CuO的掺杂对于介孔SnO2的作用是两方面的，一方面CuO可以促进待测气体在敏感材料表面的吸附及反应，另一方面CuO与SnO2晶面之间形成较高的壁垒，使得传感器的起始电阻大大升高。CuO与H2S发生反应加速载流子交换的同时，使得CuO与SnO2晶面所形成的高阻值势垒被击穿，导致电阻大幅度降低。该反应随着温度的升高而加快。
介孔CuO/SnO2敏感材料的优秀传感性能得益于其较高的比表面积和良好的微观有序性，可以提供更多的活性位点，便于气体的扩散和反应。通常情况下，气体在低温时更容易吸附在敏感材料表面，在高温时气体更易在敏感材料表面发生氧化还原反应。脉冲驱动的引入，可以允许气体在低温期进行吸附，显著地提高了敏感材料表面的待测气体浓度，以便于高温反应感知。因此当恒流检测无法检测更低浓度的H2S时，脉冲测量可以进一步降低检测下限。
本发明的优点：
1.敏感材料由介孔材料制备而成，具有大比表面积和较高的微观有序性，提供了更多的活性位点，有利于气体的扩散，大大提高了对吸附性气体的灵敏度。
2.通过脉冲驱动，使得传感器具有两个工作温度，有利于传感器对于气体的吸收，从而了传感器对极低浓度吸附性气体的灵敏度。
3.由于脉冲驱动，传感器只有不到一半的时间在高温期工作，有利于降低功耗。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1a：微球型直热式传感器和传感器底座示意图。
图1b：微球型直热式传感器示意图。
图中：1、微球型直热式传感器；2、传感器底座；11、铂丝线；12、铂丝线圈；13、介孔CuO/SnO2敏感材料。
图2：本发明传感器的测试电路示意图。
图中：1、微球型直热式传感器；11、铂丝线；121、122铂丝线圈的两端；3、脉冲电路；4、第一电流源；5、第二电流源；6、直流电源。
图3：脉冲驱动电路结构示意图。
图4：不同掺杂浓度的传感器对1ppm H2S的灵敏度
图5：传感器对1ppm H2S在不同工作温度下的灵敏度
图6：脉冲驱动测量与恒流测量对低浓度H2S的灵敏度对比。
图7：恒流测量和脉冲驱动测量对300ppb H2S的响应恢复。
图8：脉冲驱动测量对100ppb H2S的响应恢复。
图9：介孔CuO/SnO2敏感材料的小角XRD谱图。
图10：介孔Cu/SnO2的N2吸附—脱附等温线和孔径分布曲线图。
具体实施方式
如图1a图1b、图2所示，本发明的于介孔CuO/SnO2的吸附增感型传感器包括微球型直热式传感器1，传感器底座2，脉冲电路3，第一电流源4，第二电流源5。所述微球型直热式传感器1位于传感器底座2上，由铂丝线11、铂丝线圈12、介孔CuO/SnO2敏感材料13构成，铂丝线11穿过铂丝线圈12内部且与铂丝线圈12间不接触，铂丝线11和铂丝线圈12被封装在微球结构的介孔CuO/SnO2敏感材料13中；铂丝线11的一端和铂丝线圈12的两端121、122各自引出电极，并焊接在传感器底座2的连线柱21上。如图3所示，脉冲电路3包括单片机，键控电路，第一继电器，第二继电器；键控电路与单片机输入连接，用来设置单片机输出脉冲信号的周期时间和脉宽；(图中程序读写电路用于将控制程序烧写入单片机)；单片机的两个控制信号输出分别与第一继电器、第二继电器连接，用于控制第一继电器、第二继电器的通断；铂丝线圈12与第一继电器、第一电流源构成高温加热回路，铂丝线圈12与第二继电器、第二电流源构成低温加热回路。介孔CuO/SnO2敏感材料13的比表面积为75-80m2/g，孔径半径在3.3-3.8nm范围内。
所述介孔CuO/SnO2敏感材料微球结构为椭球形，其长轴为0.3-0.5cm，短轴为0.15-0.3cm。
气体浓度测量方法如下：将微球型直热式传感器1放入待测气体中，将直流电源6连接在铂丝线11和铂丝线圈12的一端之间，铂丝线11和铂丝线圈12的另一端与电化学分析仪 (FLUKE)连接，用来检测传感器的电阻变化信号，并以此来感知H2S气体，并读取、显示和保存数据；单片机输出脉冲信号的周期时间和脉宽通过键控电路来设置，单片机由外部电源电路负责给供电。单片机输出脉冲信号周期性接通第一继电器和第二继电器，使得铂丝线圈周期性连接在第一电流源、第二电流源上，当第一继电器接通时，由第一电流源对传感器进行驱动加热，当第二继电器接通时，由第二电流源对传感器进行驱动加热；在两个电流源的周期性驱动下，传感器的铂丝线圈的电流呈现周期性的变化，而传感器的电阻也呈现稳定的周期性的变化。在测量时，我们将会选择稳定后处于高温期的电阻值来计算灵敏度值。
发明中所使用的敏感材料——介孔CuO/SnO2敏感材料是通过硬模板法合成的。其中所需要的模板剂——SBA-15材料从上海碳联环保科技有限公司购买，其孔径半径为7nm，比表面积约为500m2/g。根据脉冲驱动测量方式需要设计微球型直热式传感器以实现对于加热温度变化的快速响应。传感器所需要的底座从河南汉威公司购买。为实现脉冲驱动方式需要设计一个可以自由调控周期和脉宽时间的脉冲驱动电路并将其串联在加热电极以实现对于敏感材料加热的周期性控制。
实施例1：
本实施例中，介孔CuO/SnO2敏感材料13中CuO占总质量分别为0.1％，0.2％，0.5％，1％，2％，3％；铂丝线圈2的匝数为20；如图2所示。测量过程中，将传感器与第一电流源连接，输出电流为150mA。
介孔CuO/SnO2敏感材料具体制备过程如下所示：
CuO/SnO2/SBA-15复合材料的制备
1)将0.7g SnCl2·2H2O加入10mL乙醇中，在40℃的水浴锅中搅拌5min，直到溶液澄清
2)将0.0025g Cu(NO3)2加入上述溶液中并搅拌20min，直到溶液澄清并混合均匀。
3)将0.4g SBA-15粉末加入上述溶液中搅拌，直到乙醇完全挥发。
4)将步骤(3)得到的溶液取出并在马弗炉中以450℃的温度加热3h。
5)用步骤4得到的产物重复1～4步骤2次，其中后两次加入SnCl2·2H2O的量分别为0.4g和0.2g，模版剂SBA-15用步骤4)的产物替代，为防止之前材料流失还需额外分别补充SBA-15 0.1g和0.05g，加热温度分别为400℃和500℃。最终得到CuO/SnO2/SBA-15复合材料。
6)将Cu(NO3)2加入量分别改为0.005g，0.0125g，0.025g，0.0375g，重复1～5步骤，并将所制备的复合材料分别进行下一步制备流程。
介孔CuO/SnO2的制备
1)将2g NaOH分别加入25mL和500mL去离子水中，常温搅拌10min，直到溶液澄清，配制2mol/L和0.1mol/L浓度的NaOH溶液。
2)将之前得到的CuO/SnO2/SBA-15复合材料加入2mol/L NaOH溶液中，常温搅拌30min之后离心洗出沉淀
3)重复步骤2)一次，之后将得到的沉淀用去离子水洗涤，并离心8次洗出沉淀。
4)加入20ml乙醇洗涤沉淀，并在80℃条件下烘干。最终得到介孔CuO/SnO2敏感材料。微球型传感器的制作
1)将0.2g介孔CuO/SnO2敏感材料在研钵中滴加2ml去离子水，在60℃条件下慢慢搅拌制备浆料。
2)将铂丝线穿过铂丝线圈，并将铂丝线的一端固定，在铂丝线上涂料直到浆料薄层完全覆盖住该处铂丝线。
3)将铂丝线圈(20匝)穿过该浆料薄层并固定，继续涂浆料使介孔CuO/SnO2敏感材料吸附在铂丝线圈的内外层，直到完全覆盖铂丝线圈并形成规则的椭球形，最终制成微球型传感器。其中微球结构长0.3～0.5cm，宽0.15～0.3cm。
4)把微球型传感器置于马弗炉中以450℃加热3h，然后将其焊接在传感器底座并用万用表监测铂丝线圈和铂丝线两端是否脱焊，最后置于老化台以较高电流(150mA)老化至少3天。
图4为不同掺杂量的CuO/SnO2材料在150℃工作温度下对1ppm H2S的灵敏度关系图。可以看出，当掺杂量在0.2％时，传感器获得最高的灵敏度。
实施例2
本实施例中，介孔CuO/SnO2敏感材料13中CuO占总质量分别0.2％；铂丝线圈2的匝数为20；如图2所示。测量过程中，将传感器与第一电流源连接，输出电流分别为100mA,120mA,140mA,150mA,160mA,180mA。
介孔CuO/SnO2敏感材料具体制备过程如下所示：
CuO/SnO2/SBA-15复合材料的制备
1)将0.7g SnCl2·2H2O加入10mL乙醇中，在40℃的水浴锅中搅拌5min，直到溶液澄清
2)将0.005g Cu(NO3)2加入上述溶液中并搅拌20min，直到溶液澄清并混合均匀。
3)将0.4g SBA-15粉末加入上述溶液中搅拌，直到乙醇完全挥发。
4)将步骤(3)得到的溶液取出并在马弗炉中以450℃的温度加热3h。
5)用步骤4得到的产物重复1～4步骤2次，其中后两次加入SnCl2·2H2O的量分别为0.4g 和0.2g，模版剂SBA-15用步骤4)的产物替代，为防止之前材料流失还需额外分别补充SBA-15 0.1g和0.05g，加热温度分别为400℃和500℃。最终得到CuO/SnO2/SBA-15复合材料。
介孔CuO/SnO2的制备
1)将2g NaOH分别加入25mL和500mL去离子水中，常温搅拌10min，直到溶液澄清，配制2mol/L和0.1mol/L浓度的NaOH溶液。
2)将之前得到的CuO/SnO2/SBA-15复合材料加入2mol/L NaOH溶液中，常温搅拌30min之后离心洗出沉淀
3)重复步骤2)一次，之后将得到的沉淀用去离子水洗涤，并离心8次洗出沉淀。
4)加入20ml乙醇洗涤沉淀，并在80℃条件下烘干。最终得到介孔CuO/SnO2敏感材料。微球型传感器的制作
1)将0.2g介孔CuO/SnO2敏感材料在研钵中滴加2ml去离子水，在60℃条件下慢慢搅拌制备浆料。
2)将铂丝线穿过铂丝线圈，并将铂丝线的一端固定，在铂丝线上涂料直到浆料薄层完全覆盖住该处铂丝线。
3)将铂丝线圈(20匝)穿过该浆料薄层并固定，继续涂浆料使介孔CuO/SnO2敏感材料吸附在铂丝线圈的内外层，直到完全覆盖铂丝线圈并形成规则的椭球形，最终制成微球型传感器。其中微球结构长0.3～0.5cm，宽0.15～0.3cm。
4)把微球型传感器置于马弗炉中以450℃加热3h，然后将其焊接在传感器底座并用万用表监测铂丝线圈和铂丝线两端是否脱焊，最后置于老化台以较高电流(150mA)老化至少3天。
图5为CuO/SnO2传感器对1ppm H2S的灵敏度随温度变化图。可以看出，传感器在150℃时灵敏度为7，为最高灵敏度。
实施例3
本实施例中，介孔CuO/SnO2敏感材料13中CuO占总质量的0.2％；铂丝线圈2的匝数为15；如图2所示，第一电流源输出电流为100mA，第二电流源输出电流为30mA，单片机输出脉冲信号周期为210s，高温期脉宽为90s，温度为150℃；低温期为脉宽为120s，温度为30℃。
介孔CuO/SnO2敏感材料具体制备过程如下所示：
CuO/SnO2/SBA-15复合材料的制备
7)将0.7g SnCl2·2H2O加入10mL乙醇中，在40℃的水浴锅中搅拌5min，直到溶液澄清
8)将0.0025g Cu(NO3)2加入上述溶液中并搅拌20min，直到溶液澄清并混合均匀。
9)将0.4g SBA-15粉末加入上述溶液中搅拌，直到乙醇完全挥发。
10)将步骤(3)得到的溶液取出并在马弗炉中以450℃的温度加热3h。
11)用步骤4得到的产物重复1～4步骤2次，其中后两次加入SnCl2·2H2O的量分别为0.4g和0.2g，模版剂SBA-15用步骤4)的产物替代，为防止之前材料流失还需额外分别补充SBA-15 0.1g和0.05g，加热温度分别为400℃和500℃。最终得到CuO/SnO2/SBA-15复合材料。
介孔CuO/SnO2的制备
5)将2g NaOH分别加入25mL和500mL去离子水中，常温搅拌10min，直到溶液澄清，配制2mol/L和0.1mol/L浓度的NaOH溶液。
6)将之前得到的CuO/SnO2/SBA-15复合材料加入2mol/L NaOH溶液中，常温搅拌30min之后离心洗出沉淀
7)重复步骤2)一次，之后将得到的沉淀用去离子水洗涤，并离心8次洗出沉淀。
8)加入20ml乙醇洗涤沉淀，并在80℃条件下烘干。最终得到介孔CuO/SnO2敏感材料。微球型传感器的制作
5)将0.2g介孔CuO/SnO2敏感材料在研钵中滴加2ml去离子水，在60℃条件下慢慢搅拌制备浆料。
6)将铂丝线穿过铂丝线圈，并将铂丝线的一端固定，在铂丝线上涂料直到浆料薄层完全覆盖住该处铂丝线。
7)将铂丝线圈(20匝)穿过该浆料薄层并固定，继续涂浆料使介孔CuO/SnO2敏感材料吸附在铂丝线圈的内外层，直到完全覆盖铂丝线圈并形成规则的椭球形，最终制成微球型传感器。其中微球结构长0.3～0.5cm，宽0.15～0.3cm。
8)把微球型传感器置于马弗炉中以450℃加热3h，然后将其焊接在传感器底座并用万用表监测铂丝线圈和铂丝线两端是否脱焊，最后置于老化台以较高电流(150mA)老化至少3天。
气敏测试结果如图6、图7和图8所示。从图6可以看出，在低于1ppm浓度的H2S检测中，脉冲驱动测量比恒流测量的灵敏度提高了1倍，且大大降低了检测下限(恒流测量的检测下限为300ppb，而脉冲驱动测量的检测下限为100ppb)。从图7a、图7b可以看出，恒流测量对300ppb的H2S灵敏度为1.8，而脉冲测量对300ppb的H2S灵敏度高达4.7，且两种测量方法的响应时间均在300s左右。从图8可以看出，脉冲测量方法可以使传感器最低检测到100ppb的H2S气体，灵敏度为2.1。
图9为介孔CuO/SnO2敏感材料的小角XRD谱图。可以看出，所制备的介孔CuO/SnO2在2θ＝1°处可以看到明显的衍射峰(100)，说明所制备的敏感材料具有良好的微观有效性。
图10为介孔Cu/SnO2的N2吸附—脱附等温线和孔径分布曲线图。可以看出，其等温曲线属于IV型曲线,滞后环都属于H1型，显示了介孔材料的特征,经过计算得知，所制备的介孔CuO/SnO2的比表面积约为75-80m2/g，孔径半径在3.3-3.8nm范围内。说明敏感材料具有较高的比表面积。
Claims (9)
1.一种介孔CuO/SnO2的吸附增感型传感器，其特征在于包括微球型直热式传感器(1)，传感器底座(2)，脉冲电路(3)，第一电流源(4)，第二电流源(5)；所述微球型直热式传感器(1)固定在传感器底座(2)上，由铂丝线(11)、铂丝线圈(12)、介孔CuO/SnO2敏感材料(13)构成，铂丝线(11)穿过铂丝线圈(12)内部且与铂丝线圈(12)不接触，铂丝线(11)和铂丝线圈(12)被封装在微球结构的介孔CuO/SnO2敏感材料(13)中；脉冲电路(3)的输出同时连接到第一电流源(4)和第二电流源(5)，并且脉冲电路(3)、第一电流源(4)与铂丝线圈(12)构成高温加热回路，脉冲电路(3)、第二电流源(5)与铂丝线圈(12)构成低温加热回路，脉冲电路(3)输出脉冲信号交替接通高温加热回路和低温加热回路，高温期脉宽为60～100s；低温期脉宽为100～140s；第一电流源的输出电流为130～160mA，第二电流源的输出电流为0～40mA；介孔CuO/SnO2敏感材料(13)中CuO占总质量的0.1％～1％。
2.根据权利要求1所述的介孔CuO/SnO2的吸附增感型传感器，其特征在于所述微球型直热式传感器(1)的铂丝线(11)的一端和铂丝线圈(12)的两端各自引出电极，并焊接在传感器底座(2)上；铂丝线圈(12)的两端通过传感器底座(2)上的接线柱与脉冲电路(3)、第一电流源(4)、第二电流源(5)连接。
3.根据权利要求1所述的介孔CuO/SnO2的吸附增感型传感器，其特征在于所述介孔CuO/SnO2敏感材料(13)的比表面积为75～80m2/g，孔径半径在3.3～3.8nm范围内。
4.根据权利要求3所述的介孔CuO/SnO2的吸附增感型传感器，其特征在于所述介孔CuO/SnO2敏感材料(13)具有微观有序性。
5.根据权利要求1所述的介孔CuO/SnO2的吸附增感型传感器，其特征在于所述介孔CuO/SnO2敏感材料微球结构为椭球形，其长轴dl为0.3～0.5cm，短轴ds为0.15～0.3cm。
6.根据权利要求1所述的介孔CuO/SnO2的吸附增感型传感器，其特征在于所述脉冲电路包括单片机，键控电路，由第一继电器和第二继电器组成的输出电路；所述键控电路与单片机输入连接；单片机的两个控制信号输出分别与第一继电器和第二继电器连接，交替控制第一继电器和第二继电器通断；铂丝线圈(12)与第一继电器、第一电流源构成高温加热回路，铂丝线圈(12)与第二继电器、第二电流源构成低温加热回路。
7.根据权利要求3所述的介孔CuO/SnO2的吸附增感型传感器，其特征在于所述的介孔CuO/SnO2敏感材料的制备方法如下：
一、CuO/SnO2/SBA-15复合材料的制备
1)将0.6-0.8g SnCl2·2H2O和0.003～0.010g Cu(NO3)2加入到5-10mL乙醇中，在水浴锅中搅拌，直到溶液澄清；
2)取0.4-0.5g SBA-15粉末加入步骤1)得到的溶液中搅拌，直到乙醇完全挥发；
3)将步骤2)得到的溶液在400℃-600℃温度下加热2-3h；
4)重复多次步骤1)-步骤3)，最后两次加入SnCl2·2H2O的量依次减半，且使用上一过程中步骤3)的产物替代步骤2)中的SBA-15，从而得到CuO/SnO2/SBA-15复合材料；
二、介孔CuO/SnO2的制备
1)配制1-2mol/L浓度的NaOH溶液；
2)取步骤一得到的0.8～1.2g的CuO/SnO2/SBA-15复合材料并加入到20～25mL步骤1)配置的NaOH溶液中，常温搅拌30～60min后离心取沉淀；
3)将步骤2)得到的沉淀物加入到20～25mL步骤1)配置的NaOH溶液中，常温搅拌30～60min后离心取沉淀；重复该过程2～3次，然后将得到的沉淀用去离子水洗涤，并离心5～8次收集沉淀；
4)向步骤3)得到的沉淀中加入过量乙醇并搅拌均匀，将产物放在水浴锅中在至少70℃条件下烘干，得到介孔CuO/SnO2敏感材料。
8.根据权利要求1所述的介孔CuO/SnO2的吸附增感型传感器，其特征在于所述的微球型直热式传感器的制备方法如下：
1)在室温下，将0.2～0.3g介孔CuO/SnO2敏感材料与2～3mL去离子水混合制成浆料；
2)将铂丝线穿过铂丝线圈，并将铂丝线的一端固定，在铂丝线上涂步骤1)制得的浆料至完全覆盖，形成浆料薄层；
3)将铂丝线圈固定于该浆料薄层之上，确保铂丝线圈和铂丝线不接触，继续涂步骤1)制得的浆料至完全覆盖住铂丝线圈，得到传感器；
4)将传感器置于马弗炉中以400～600℃加热2～3小时，然后将其固定在传感器底座上，并置于老化台老化，从而制成微球型直热式传感器。
9.利用如权利要求1所述的介孔CuO/SnO2的吸附增感型传感器进行目标气体检测的方法如下：
一、利用静态配气法配置气体，取容积为1L的配气瓶，将瓶内抽成负压，充入净化空气至大气压，重复多次，将配气瓶清洗干净；
二、然后按照比例用微量注射器加入一定量的H2S气体，充分摇动混匀制得待测浓度气体；
三、将微球型直热式传感器(1)放入待测气体中，将直流电源(6)连接在铂丝线(11)和铂丝线圈(12)的一端之间，铂丝线(11)和铂丝线圈(12)的另一端与电化学分析仪连接；
四、通过键控电路设置单片机输出脉冲信号的周期时间和脉宽；
五、利用单片机输出脉冲信号周期性接通第一继电器和第二继电器，使得高温加热回路和低温加热回路交替闭合；当第一继电器接通时，由第一电流源对微球型直热式传感器(1)进行驱动加热，使微球型直热式传感器(1)工作在高温期；当第二继电器接通时，由第二电流源对微球型直热式传感器(1)进行驱动加热，使微球型直热式传感器(1)工作在低温期；
六、交替加热400～600s后，利用电化学分析仪检测高温期的电阻值，并利用电阻值来计算待测气体浓度。
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