CN105954327A - 一种高可靠性co2 气体传感器 - Google Patents
一种高可靠性co2 气体传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105954327A CN105954327A CN201610544513.8A CN201610544513A CN105954327A CN 105954327 A CN105954327 A CN 105954327A CN 201610544513 A CN201610544513 A CN 201610544513A CN 105954327 A CN105954327 A CN 105954327A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sensitive layer
- insulating ceramics
- powder
- sensitive
- calcium carbonate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 135
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 120
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 94
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 89
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 64
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 60
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 claims abstract description 45
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 41
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 14
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 72
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 52
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 36
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 36
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 34
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims description 30
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 27
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 24
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 18
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 18
- JYTUFVYWTIKZGR-UHFFFAOYSA-N holmium oxide Inorganic materials [O][Ho]O[Ho][O] JYTUFVYWTIKZGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 235000005979 Citrus limon Nutrition 0.000 claims description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 12
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 12
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 claims description 12
- 239000003973 paint Substances 0.000 claims description 12
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 7
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 claims description 6
- 244000248349 Citrus limon Species 0.000 claims description 6
- 244000131522 Citrus pyriformis Species 0.000 claims description 6
- 229910016870 Fe(NO3)3-9H2O Inorganic materials 0.000 claims description 6
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910021627 Tin(IV) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 6
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000013530 defoamer Substances 0.000 claims description 6
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 6
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 claims description 6
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 6
- 239000011796 hollow space material Substances 0.000 claims description 6
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims description 6
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 6
- HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J tin(iv) chloride Chemical compound Cl[Sn](Cl)(Cl)Cl HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 6
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 6
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 6
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 6
- NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate Chemical compound [Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 229910000368 zinc sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011686 zinc sulphate Substances 0.000 claims description 6
- 235000009529 zinc sulphate Nutrition 0.000 claims description 6
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 104
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 70
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 53
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 30
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 28
- 230000004044 response Effects 0.000 description 17
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 15
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 description 15
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 10
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 7
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 5
- 238000013112 stability test Methods 0.000 description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- JTCFNJXQEFODHE-UHFFFAOYSA-N [Ca].[Ti] Chemical compound [Ca].[Ti] JTCFNJXQEFODHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- -1 resistor-type Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000790917 Dioxys <bee> Species 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 1
- 230000009967 tasteless effect Effects 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
- G01N27/125—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
本申请涉及一种高可靠性CO2气体传感器，所述CO2气体传感器由绝缘陶瓷、电极、敏感层和加热单元组成；所述绝缘陶瓷为沿其长度方向中空的长方体形状；所述电极为两个环形铜电极，分别位于所述绝缘陶瓷的长度方向的两边，覆盖所述绝缘陶瓷的前侧面、后侧面、上面和下面，所述电极的宽度为0.5cm；所述加热单元位于所述绝缘陶瓷中空内部；所述敏感层分为敏感层A和敏感层B，所述敏感层A和敏感层B中有造孔剂碳酸钙形成的多孔结构，所述绝缘陶瓷的上面从内到外依次为敏感层A、敏感层B，所述绝缘陶瓷的下面从外到内依次为敏感层A、敏感层B；所述敏感层A中敏感材料为HoFeO3纳米粉体；所述敏感层B敏感材料为SnO2粉体。
Description
技术领域
本申请涉及CO2传感器领域，尤其一种高可靠性CO2气体传感器。
背景技术
二氧化碳是一种在常温下无色、无味、化学性质稳定的气体，目前的研究结果指出，大气中二氧化碳的含量升高会引发温室效应，并且最终结果会导致全球变暖，对地球上动植物的生存产生威胁，海平面上升、极端天气等一系列问题的出现都与二氧化碳的过度排放有关；另外，植物的光合作用过程需要二氧化碳的参与，蔬菜大棚、生物技术等方面，对于二氧化碳浓度的监测和控制有严格要求。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种高可靠性CO2气体传感器。
本发明通过以下技术方案实现：
一种高可靠性CO2气体传感器，所述CO2气体传感器由绝缘陶瓷、电极、敏感层和加热单元组成；所述绝缘陶瓷为沿其长度方向中空的长方体形状；所述电极为两个环形铜电极，分别位于所述绝缘陶瓷的长度方向的两边，覆盖所述绝缘陶瓷的前侧面、后侧面、上面和下面，所述电极的宽度为0.5cm；所述加热单元位于所述绝缘陶瓷中空内部；所述敏感层分为敏感层A和敏感层B，所述敏感层A和敏感层B中有造孔剂碳酸钙形成的多孔结构，所述绝缘陶瓷的上面从内到外依次为敏感层A、敏感层B，所述绝缘陶瓷的下面从外到内依次为敏感层A、敏感层B；所述敏感层A中敏感材料为HoFeO3纳米粉体；所述敏感层B敏感材料为SnO2粉体。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
1.本申请所涉及CO2气体传感器，CO2气体传感器的敏感材料采用钙钛矿型金属氧化物HoFeO3纳米粉体和SnO2粉体，两种敏感材料均对CO2气体具备选择性，两种材料复合使用保证了该气体传感器对CO2气体的响应。绝缘陶瓷采用中空结构的方形板状，绝缘陶瓷的上下面均为两层敏感层，并且上面为HoFeO3纳米粉体在内层、SnO2粉体在外层，下面为SnO2粉体在内层、HoFeO3纳米粉体在外层，该种结构设置对CO2响应信号的反馈起到互补的作用，提高了反馈信号的准确性。
2.本申请所涉及的CO2气体传感器的制备过程中，在CO2气体传感器的敏感层中加入了造孔剂碳酸钙，在烧结过程中，碳酸钙会产生气体逸出，从而使得敏感层形成多孔结构，此外，多孔结构的密度设置为内层小、外层大，该多孔结构大大提高了敏感层与CO2气体的接触面积，提高了灵敏度。
3.本申请所涉及的CO2气体传感器制备过程中，在CO2气体传感器的敏感层外全面涂覆有防腐材料层，该防腐材料能提升气体传感器的防水和耐腐蚀性能，延长了其使用寿命，进而提升了对CO2气体浓度变化的监测情况；另外，由于CO2气体传感器制备工艺简单而且方便快捷，因此，具有潜在的大规模推广应用的前景。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的CO2气体传感器的结构示意图。
图2是根据一示例性实施例示出的CO2气体传感器的制备方法流程图。
其中：1-绝缘陶瓷，2-电极，3-敏感层A，4-敏感层B。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不只是所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征值“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
气体传感器按照基体材料来分，可分为金属氧化物系有机高分子系固体电解质系，按照被测气体来分，可分为大气污染气体，有毒性气体，可燃性气体以及含氧气体传感器等。目前，对于二氧化碳方面的传感器有多种类型，比如红外线型、固体电解质、电阻型、电容型、表面声波型和半导体型等，其中半导体型二氧化碳传感器在灵敏度、响应时间、稳定性方面具有优势。
钙钛矿结构材料通常是指具有ABX3型结构的化合物，该化合物中A、B和X分别为大半径阳离子，小半径阳离子和阴离子；钙钛矿复合氧化物具备独特的晶体结构，尤其在其掺杂后形成的晶体缺陷结构和性能，可被应用于固体燃料电池，固体电解质，传感器，固体电阻器等领域。近年，钙钛矿氧化物(ABO3)由于其良好的选择性、高灵敏性和稳定性，尤其作为CO2传感器气敏材料获得了极大的发展。SnO2属于立方晶系，具有金红石结构，具有n型半导体特征，化学性质较稳定。
目前对于气体传感器，无论在工艺上还是性能上，都有不能满足需求的地方，存在诸如稳定性差、漂移大、催化剂中毒等问题，因而人们希望开发出理想的新型传感器，或者对其进行改善。本发明的传感器基于钙钛矿材料，同时结合SnO2纳米材料，设计一种检测CO2的气体传感器。
实施例一
图1是根据一示例性实施例示出的一种高可靠性CO2气体传感器，所述CO2气体传感器由绝缘陶瓷1、电极2、敏感层和加热单元组成；所述绝缘陶瓷1为沿其长度方向中空的长方体形状；所述电极2为两个环形铜电极，分别位于所述绝缘陶瓷1的长度方向的两边，覆盖所述绝缘陶瓷1的前侧面、后侧面、上面和下面，所述电极2的宽度为0.5cm；所述加热单元位于所述绝缘陶瓷1中空内部；所述敏感层分为敏感层A3和敏感层B4，所述敏感层A3和敏感层B4中有造孔剂碳酸钙形成的多孔结构，所述绝缘陶瓷的上面从内到外依次为敏感层A3、敏感层B4，所述绝缘陶瓷的下面从外到内依次为敏感层A3、敏感层B4；所述敏感层A3中敏感材料为HoFeO3纳米粉体；所述敏感层B4敏感材料为SnO2粉体。
优选地，如图2，所述CO2气体传感器的制备包括以下步骤：
步骤一，制备绝缘陶瓷1
选取为长×宽×高4为cm×2cm×1cm的方形板状绝缘陶瓷，绝缘陶瓷经过丙酮、乙醇超声清洗10min，烘干，然后在绝缘陶瓷的长度方向两边蒸镀一层Cu膜，作为电极，Cu膜的厚度为800nm。
步骤二，制备敏感材料层：
敏感层A3中主要成分为钙钛矿型金属氧化物HoFeO3纳米粉体，其制备过程如下：
首先称取25g的Ho2O3，并按照Ho2O3：Fe(NO3)3摩尔比为1：2的比例称取适量的Fe(NO3)3·9H2O，按照n(Ho3++Fe3+)：n(柠檬酸)＝1：3的摩尔比称取合适量的柠檬酸，将Ho2O3溶于硝酸形成溶液A，将Fe(NO3)9H2O和柠檬酸溶于去离子水中形成溶液B，溶液A和溶液B各自超声10min，然后将溶液A和溶液B混合，形成溶液C；将溶液C置于水浴埚中，在90℃条件下水浴加热直至凝胶状态，然后将凝胶取出，置于干燥箱中，在120℃下烘干；然后将干凝胶用研钵充分研磨，置于马弗炉中，在350℃下加热保温2h，接着温度升高到740℃，退火8h，自然冷却，后再次研磨，得到HoFeO3纳米粉体。
敏感层B4中主要成分为SnO2粉体，其制备过程如下：
首先，称取适量的SnCl4·5H2O，溶于去离子水中，配制成为0.2M的溶液，掺杂加入摩尔百分比为7％的ZnSO4，然后按照n(Sn4+)：n(柠檬酸)＝17：1的摩尔比加入柠檬酸，超声处理30min，用0.2M的氨水滴定，得到Sn(OH)4沉淀，把沉淀过滤、洗涤后用0.5M的草酸回溶，得到Sn(OH)4溶胶，然后烘干浓缩热处理后得到SnO2粉体。
步骤三，制备防腐材料
将环氧树脂与乙酸乙酯和正丁醇等溶剂按一定比例混合加入分散容器中，在100rpm/min搅拌下加入锌粉和分散剂、流平剂、消泡剂搅拌均匀后，加入颜填料高速分散5～10min，然后加入纳米TiO2搅拌均匀，用溶剂调整粘度，静置5～8min，得到富含锌的防腐涂料；
步骤四，制备气体传感器
a)取上步得到的HoFeO3纳米粉体和碳酸钙粉末在研钵中混合，加入少量去离子水研磨2h，将研磨好的糊状物均匀涂在步骤一中绝缘陶瓷的上面，厚度为5μm，形成敏感层A3；
b)取SnO2粉体和碳酸钙粉末在研钵中混合，加入少量去离子水研磨2h，将研磨好的糊状物均匀涂在步骤一中绝缘陶瓷的下面，厚度为5μm，形成敏感层B4；
c)取SnO2粉体和碳酸钙粉末在研钵中混合，加入少量去离子水研磨2h，将研磨好的糊状物均匀涂在步骤一中绝缘陶瓷的上面，厚度为3μm，形成敏感层B4；
d)取HoFeO3纳米粉体和碳酸钙粉末在研钵中混合，加入少量去离子水研磨2h，将研磨好的糊状物均匀涂在步骤一中绝缘陶瓷的下面，厚度为3μm，形成敏感层A3；
(e)将涂有敏感层的绝缘陶瓷在干燥箱中90℃干燥2h，将干燥后的绝缘陶瓷放入箱式炉中在590℃下烧结，敏感层A3和敏感层B4中由于碳酸钙的分解会形成多孔结构，然后取出待其自然冷却；
(f)取经步骤三制得的防腐涂料，稍加搅拌后，涂覆于经步骤e处理过的绝缘陶瓷上，置于室温下干燥5～10min，然后再涂覆第二层和第三层，每涂覆一次，干燥5～10min，即可得到三层防腐涂层，防腐涂层总厚度为5～10μm；
(g)封装：将加热单元组装入经步骤f处理过的绝缘陶瓷的中空部分，给绝缘陶瓷的电极和加热单元焊接引线，封装。
实验测试：
(1)灵敏度、响应时间和稳定性能测试：将气体传感器接入测试电路，并将其置于测试腔中，选择合适的负载，将腔体密封。首先，计算得出传感器在洁净空气中的电阻值，然后按照一定浓度、一定速度注入待测气体CO2，保证腔体内压强恒定，计算得出在某种浓度CO2气体中的电阻值，得出传感器的灵敏度；采用该方法，
当绝缘陶瓷上面，敏感层A中HoFeO3纳米粉体和碳酸钙粉末摩尔比为12:1，敏感层B中SnO2粉体和碳酸钙粉末摩尔比为9:1；
绝缘陶瓷下面，敏感层B中SnO2粉体和碳酸钙粉末摩尔比为12:1，敏感层A中HoFeO3纳米粉体和碳酸钙粉末摩尔比为9:1，并且，绝缘陶瓷烧结时间为5h时，
计算得出传感器的响应时间、重复性数据。测试发现，在100ppm的CO2环境下，本发明的气体传感器的最优灵敏度为6.3，响应时间为15s，重复200次测试，结果变化小于5％。
(2)防水防腐蚀性能测试
将没有涂刷防腐材料的传感器与涂刷有防腐材料的传感器分别置于水中、1％的HCl溶液和5％的NaOH溶液中，上述浸渍时间为2d、7d、15d、20d。实验结果表明，没有涂刷防腐材料层的传感器在第7d的时候就出现发白现象，涂刷防腐材料层在第20d时才开始出现轻微的发白现象，其耐水性能明显较高。在耐腐蚀性能方面，也表现出了相同的现象，说明其耐酸耐碱的腐蚀性能良好。
实施例二
图1是根据一示例性实施例示出的一种高可靠性CO2气体传感器，所述CO2气体传感器由绝缘陶瓷1、电极2、敏感层和加热单元组成；所述绝缘陶瓷1为沿其长度方向中空的长方体形状；所述电极2为两个环形铜电极，分别位于所述绝缘陶瓷1的长度方向的两边，覆盖所述绝缘陶瓷1的前侧面、后侧面、上面和下面，所述电极2的宽度为0.5cm；所述加热单元位于所述绝缘陶瓷1中空内部；所述敏感层分为敏感层A3和敏感层B4，所述敏感层A3和敏感层B4中有造孔剂碳酸钙形成的多孔结构，所述绝缘陶瓷的上面从内到外依次为敏感层A3、敏感层B4，所述绝缘陶瓷的下面从外到内依次为敏感层A3、敏感层B4；所述敏感层A3中敏感材料为HoFeO3纳米粉体；所述敏感层B4敏感材料为SnO2粉体。
优选地，如图2，所述CO2气体传感器的制备包括以下步骤：
步骤一，制备绝缘陶瓷1
选取为长×宽×高4为cm×2cm×1cm的方形板状绝缘陶瓷，绝缘陶瓷经过丙酮、乙醇超声清洗10min，烘干，然后在绝缘陶瓷的长度方向两边蒸镀一层Cu膜，作为电极，Cu膜的厚度为800nm。
步骤二，制备敏感材料层：
敏感层A3中主要成分为钙钛矿型金属氧化物HoFeO3纳米粉体，其制备过程如下：
首先称取25g的Ho2O3，并按照Ho2O3：Fe(NO3)3摩尔比为1：2的比例称取适量的Fe(NO3)3·9H2O，按照n(Ho3++Fe3+)：n(柠檬酸)＝1：3的摩尔比称取合适量的柠檬酸，将Ho2O3溶于硝酸形成溶液A，将Fe(NO3)9H2O和柠檬酸溶于去离子水中形成溶液B，溶液A和溶液B各自超声10min，然后将溶液A和溶液B混合，形成溶液C；将溶液C置于水浴埚中，在90℃条件下水浴加热直至凝胶状态，然后将凝胶取出，置于干燥箱中，在120℃下烘干；然后将干凝胶用研钵充分研磨，置于马弗炉中，在350℃下加热保温2h，接着温度升高到740℃，退火8h，自然冷却，后再次研磨，得到HoFeO3纳米粉体。
敏感层B4中主要成分为SnO2粉体，其制备过程如下：
首先，称取适量的SnCl4·5H2O，溶于去离子水中，配制成为0.2M的溶液，掺杂加入摩尔百分比为7％的ZnSO4，然后按照n(Sn4+)：n(柠檬酸)＝17：1的摩尔比加入柠檬酸，超声处理30min，用0.2M的氨水滴定，得到Sn(OH)4沉淀，把沉淀过滤、洗涤后用0.5M的草酸回溶，得到Sn(OH)4溶胶，然后烘干浓缩热处理后得到SnO2粉体。
步骤三，制备防腐材料
将环氧树脂与乙酸乙酯和正丁醇等溶剂按一定比例混合加入分散容器中，在100rpm/min搅拌下加入锌粉和分散剂、流平剂、消泡剂搅拌均匀后，加入颜填料高速分散5～10min，然后加入纳米TiO2搅拌均匀，用溶剂调整粘度，静置5～8min，得到富含锌的防腐涂料；
步骤四，制备气体传感器
a)取上步得到的HoFeO3纳米粉体和碳酸钙粉末在研钵中混合，加入少量去离子水研磨2h，将研磨好的糊状物均匀涂在步骤一中绝缘陶瓷的上面，厚度为5μm，形成敏感层A3；
b)取SnO2粉体和碳酸钙粉末在研钵中混合，加入少量去离子水研磨2h，将研磨好的糊状物均匀涂在步骤一中绝缘陶瓷的下面，厚度为5μm，形成敏感层B4；
c)取SnO2粉体和碳酸钙粉末在研钵中混合，加入少量去离子水研磨2h，将研磨好的糊状物均匀涂在步骤一中绝缘陶瓷的上面，厚度为3μm，形成敏感层B4；
d)取HoFeO3纳米粉体和碳酸钙粉末在研钵中混合，加入少量去离子水研磨2h，将研磨好的糊状物均匀涂在步骤一中绝缘陶瓷的下面，厚度为3μm，形成敏感层A3；
(e)将涂有敏感层的绝缘陶瓷在干燥箱中90℃干燥2h，将干燥后的绝缘陶瓷放入箱式炉中在590℃下烧结，敏感层A3和敏感层B4中由于碳酸钙的分解会形成多孔结构，然后取出待其自然冷却；
(f)取经步骤三制得的防腐涂料，稍加搅拌后，涂覆于经步骤e处理过的绝缘陶瓷上，置于室温下干燥5～10min，然后再涂覆第二层和第三层，每涂覆一次，干燥5～10min，即可得到三层防腐涂层，防腐涂层总厚度为5～10μm；
(g)封装：将加热单元组装入经步骤f处理过的绝缘陶瓷的中空部分，给绝缘陶瓷的电极和加热单元焊接引线，封装。
实验测试：
(1)灵敏度、响应时间和稳定性能测试：将气体传感器接入测试电路，并将其置于测试腔中，选择合适的负载，将腔体密封。首先，计算得出传感器在洁净空气中的电阻值，然后按照一定浓度、一定速度注入待测气体CO2，保证腔体内压强恒定，计算得出在某种浓度CO2气体中的电阻值，得出传感器的灵敏度；采用该方法，
当绝缘陶瓷上面，敏感层A中HoFeO3纳米粉体和碳酸钙粉末摩尔比为11:1，敏感层B中SnO2粉体和碳酸钙粉末摩尔比为9:1；
绝缘陶瓷下面，敏感层B中SnO2粉体和碳酸钙粉末摩尔比为11:1，敏感层A中HoFeO3纳米粉体和碳酸钙粉末摩尔比为9:1，并且，绝缘陶瓷烧结时间为5h时，
计算得出传感器的响应时间、重复性数据。测试发现，在100ppm的CO2环境下，本发明的气体传感器的最优灵敏度为6.1，响应时间为16s，重复200次测试，结果变化小于5％，并且结果线性度好，恢复时间短，耐温范围宽。
(2)防水防腐蚀性能测试
将没有涂刷防腐材料的传感器与涂刷有防腐材料的传感器分别置于水中、1％的HCl溶液和5％的NaOH溶液中，上述浸渍时间为2d、7d、15d、20d。实验结果表明，没有涂刷防腐材料层的传感器在第7d的时候就出现发白现象，涂刷防腐材料层在第20d时才开始出现轻微的发白现象，其耐水性能明显较高。在耐腐蚀性能方面，也表现出了相同的现象，说明其耐酸耐碱的腐蚀性能良好。
实施例三
图1是根据一示例性实施例示出的一种高可靠性CO2气体传感器，所述CO2气体传感器由绝缘陶瓷1、电极2、敏感层和加热单元组成；所述绝缘陶瓷1为沿其长度方向中空的长方体形状；所述电极2为两个环形铜电极，分别位于所述绝缘陶瓷1的长度方向的两边，覆盖所述绝缘陶瓷1的前侧面、后侧面、上面和下面，所述电极2的宽度为0.5cm；所述加热单元位于所述绝缘陶瓷1中空内部；所述敏感层分为敏感层A3和敏感层B4，所述敏感层A3和敏感层B4中有造孔剂碳酸钙形成的多孔结构，所述绝缘陶瓷的上面从内到外依次为敏感层A3、敏感层B4，所述绝缘陶瓷的下面从外到内依次为敏感层A3、敏感层B4；所述敏感层A3中敏感材料为HoFeO3纳米粉体；所述敏感层B4敏感材料为SnO2粉体。
优选地，如图2，所述CO2气体传感器的制备包括以下步骤：
步骤一，制备绝缘陶瓷1
选取为长×宽×高4为cm×2cm×1cm的方形板状绝缘陶瓷，绝缘陶瓷经过丙酮、乙醇超声清洗10min，烘干，然后在绝缘陶瓷的长度方向两边蒸镀一层Cu膜，作为电极，Cu膜的厚度为800nm。
步骤二，制备敏感材料层：
敏感层A3中主要成分为钙钛矿型金属氧化物HoFeO3纳米粉体，其制备过程如下：
首先称取25g的Ho2O3，并按照Ho2O3：Fe(NO3)3摩尔比为1：2的比例称取适量的Fe(NO3)3·9H2O，按照n(Ho3++Fe3+)：n(柠檬酸)＝1：3的摩尔比称取合适量的柠檬酸，将Ho2O3溶于硝酸形成溶液A，将Fe(NO3)9H2O和柠檬酸溶于去离子水中形成溶液B，溶液A和溶液B各自超声10min，然后将溶液A和溶液B混合，形成溶液C；将溶液C置于水浴埚中，在90℃条件下水浴加热直至凝胶状态，然后将凝胶取出，置于干燥箱中，在120℃下烘干；然后将干凝胶用研钵充分研磨，置于马弗炉中，在350℃下加热保温2h，接着温度升高到740℃，退火8h，自然冷却，后再次研磨，得到HoFeO3纳米粉体。
敏感层B4中主要成分为SnO2粉体，其制备过程如下：
首先，称取适量的SnCl4·5H2O，溶于去离子水中，配制成为0.2M的溶液，掺杂加入摩尔百分比为7％的ZnSO4，然后按照n(Sn4+)：n(柠檬酸)＝17：1的摩尔比加入柠檬酸，超声处理30min，用0.2M的氨水滴定，得到Sn(OH)4沉淀，把沉淀过滤、洗涤后用0.5M的草酸回溶，得到Sn(OH)4溶胶，然后烘干浓缩热处理后得到SnO2粉体。
步骤三，制备防腐材料
将环氧树脂与乙酸乙酯和正丁醇等溶剂按一定比例混合加入分散容器中，在100rpm/min搅拌下加入锌粉和分散剂、流平剂、消泡剂搅拌均匀后，加入颜填料高速分散5～10min，然后加入纳米TiO2搅拌均匀，用溶剂调整粘度，静置5～8min，得到富含锌的防腐涂料；
步骤四，制备气体传感器
a)取上步得到的HoFeO3纳米粉体和碳酸钙粉末在研钵中混合，加入少量去离子水研磨2h，将研磨好的糊状物均匀涂在步骤一中绝缘陶瓷的上面，厚度为5μm，形成敏感层A3；
b)取SnO2粉体和碳酸钙粉末在研钵中混合，加入少量去离子水研磨2h，将研磨好的糊状物均匀涂在步骤一中绝缘陶瓷的下面，厚度为5μm，形成敏感层B4；
c)取SnO2粉体和碳酸钙粉末在研钵中混合，加入少量去离子水研磨2h，将研磨好的糊状物均匀涂在步骤一中绝缘陶瓷的上面，厚度为3μm，形成敏感层B4；
d)取HoFeO3纳米粉体和碳酸钙粉末在研钵中混合，加入少量去离子水研磨2h，将研磨好的糊状物均匀涂在步骤一中绝缘陶瓷的下面，厚度为3μm，形成敏感层A3；
(e)将涂有敏感层的绝缘陶瓷在干燥箱中90℃干燥2h，将干燥后的绝缘陶瓷放入箱式炉中在590℃下烧结，敏感层A3和敏感层B4中由于碳酸钙的分解会形成多孔结构，然后取出待其自然冷却；
(f)取经步骤三制得的防腐涂料，稍加搅拌后，涂覆于经步骤e处理过的绝缘陶瓷上，置于室温下干燥5～10min，然后再涂覆第二层和第三层，每涂覆一次，干燥5～10min，即可得到三层防腐涂层，防腐涂层总厚度为5～10μm；
(g)封装：将加热单元组装入经步骤f处理过的绝缘陶瓷的中空部分，给绝缘陶瓷的电极和加热单元焊接引线，封装。
实验测试：
(1)灵敏度、响应时间和稳定性能测试：将气体传感器接入测试电路，并将其置于测试腔中，选择合适的负载，将腔体密封。首先，计算得出传感器在洁净空气中的电阻值，然后按照一定浓度、一定速度注入待测气体CO2，保证腔体内压强恒定，计算得出在某种浓度CO2气体中的电阻值，得出传感器的灵敏度；采用该方法，
当绝缘陶瓷上面，敏感层A中HoFeO3纳米粉体和碳酸钙粉末摩尔比为10:1，敏感层B中SnO2粉体和碳酸钙粉末摩尔比为9:1；
绝缘陶瓷下面，敏感层B中SnO2粉体和碳酸钙粉末摩尔比为10:1，敏感层A中HoFeO3纳米粉体和碳酸钙粉末摩尔比为9:1，并且，绝缘陶瓷烧结时间为5h时，
计算得出传感器的响应时间、重复性数据。测试发现，在100ppm的CO2环境下，本发明的气体传感器的最优灵敏度为6.1，响应时间为15s，重复200次测试，结果变化小于5％，并且结果线性度好，恢复时间短，耐温范围宽。
(2)防水防腐蚀性能测试
将没有涂刷防腐材料的传感器与涂刷有防腐材料的传感器分别置于水中、1％的HCl溶液和5％的NaOH溶液中，上述浸渍时间为2d、7d、15d、20d。实验结果表明，没有涂刷防腐材料层的传感器在第7d的时候就出现发白现象，涂刷防腐材料层在第20d时才开始出现轻微的发白现象，其耐水性能明显较高。在耐腐蚀性能方面，也表现出了相同的现象，说明其耐酸耐碱的腐蚀性能良好。
实施例四
图1是根据一示例性实施例示出的一种高可靠性CO2气体传感器，所述CO2气体传感器由绝缘陶瓷1、电极2、敏感层和加热单元组成；所述绝缘陶瓷1为沿其长度方向中空的长方体形状；所述电极2为两个环形铜电极，分别位于所述绝缘陶瓷1的长度方向的两边，覆盖所述绝缘陶瓷1的前侧面、后侧面、上面和下面，所述电极2的宽度为0.5cm；所述加热单元位于所述绝缘陶瓷1中空内部；所述敏感层分为敏感层A3和敏感层B4，所述敏感层A3和敏感层B4中有造孔剂碳酸钙形成的多孔结构，所述绝缘陶瓷的上面从内到外依次为敏感层A3、敏感层B4，所述绝缘陶瓷的下面从外到内依次为敏感层A3、敏感层B4；所述敏感层A3中敏感材料为HoFeO3纳米粉体；所述敏感层B4敏感材料为SnO2粉体。
优选地，如图2，所述CO2气体传感器的制备包括以下步骤：
步骤一，制备绝缘陶瓷1
选取为长×宽×高4为cm×2cm×1cm的方形板状绝缘陶瓷，绝缘陶瓷经过丙酮、乙醇超声清洗10min，烘干，然后在绝缘陶瓷的长度方向两边蒸镀一层Cu膜，作为电极，Cu膜的厚度为800nm。
步骤二，制备敏感材料层：
敏感层A3中主要成分为钙钛矿型金属氧化物HoFeO3纳米粉体，其制备过程如下：
首先称取25g的Ho2O3，并按照Ho2O3：Fe(NO3)3摩尔比为1：2的比例称取适量的Fe(NO3)3·9H2O，按照n(Ho3++Fe3+)：n(柠檬酸)＝1：3的摩尔比称取合适量的柠檬酸，将Ho2O3溶于硝酸形成溶液A，将Fe(NO3)9H2O和柠檬酸溶于去离子水中形成溶液B，溶液A和溶液B各自超声10min，然后将溶液A和溶液B混合，形成溶液C；将溶液C置于水浴埚中，在90℃条件下水浴加热直至凝胶状态，然后将凝胶取出，置于干燥箱中，在120℃下烘干；然后将干凝胶用研钵充分研磨，置于马弗炉中，在350℃下加热保温2h，接着温度升高到740℃，退火8h，自然冷却，后再次研磨，得到HoFeO3纳米粉体。
敏感层B4中主要成分为SnO2粉体，其制备过程如下：
首先，称取适量的SnCl4·5H2O，溶于去离子水中，配制成为0.2M的溶液，掺杂加入摩尔百分比为7％的ZnSO4，然后按照n(Sn4+)：n(柠檬酸)＝17：1的摩尔比加入柠檬酸，超声处理30min，用0.2M的氨水滴定，得到Sn(OH)4沉淀，把沉淀过滤、洗涤后用0.5M的草酸回溶，得到Sn(OH)4溶胶，然后烘干浓缩热处理后得到SnO2粉体。
步骤三，制备防腐材料
将环氧树脂与乙酸乙酯和正丁醇等溶剂按一定比例混合加入分散容器中，在100rpm/min搅拌下加入锌粉和分散剂、流平剂、消泡剂搅拌均匀后，加入颜填料高速分散5～10min，然后加入纳米TiO2搅拌均匀，用溶剂调整粘度，静置5～8min，得到富含锌的防腐涂料；
步骤四，制备气体传感器
a)取上步得到的HoFeO3纳米粉体和碳酸钙粉末在研钵中混合，加入少量去离子水研磨2h，将研磨好的糊状物均匀涂在步骤一中绝缘陶瓷的上面，厚度为5μm，形成敏感层A3；
b)取SnO2粉体和碳酸钙粉末在研钵中混合，加入少量去离子水研磨2h，将研磨好的糊状物均匀涂在步骤一中绝缘陶瓷的下面，厚度为5μm，形成敏感层B4；
c)取SnO2粉体和碳酸钙粉末在研钵中混合，加入少量去离子水研磨2h，将研磨好的糊状物均匀涂在步骤一中绝缘陶瓷的上面，厚度为3μm，形成敏感层B4；
d)取HoFeO3纳米粉体和碳酸钙粉末在研钵中混合，加入少量去离子水研磨2h，将研磨好的糊状物均匀涂在步骤一中绝缘陶瓷的下面，厚度为3μm，形成敏感层A3；
(e)将涂有敏感层的绝缘陶瓷在干燥箱中90℃干燥2h，将干燥后的绝缘陶瓷放入箱式炉中在590℃下烧结，敏感层A3和敏感层B4中由于碳酸钙的分解会形成多孔结构，然后取出待其自然冷却；
(f)取经步骤三制得的防腐涂料，稍加搅拌后，涂覆于经步骤e处理过的绝缘陶瓷上，置于室温下干燥5～10min，然后再涂覆第二层和第三层，每涂覆一次，干燥5～10min，即可得到三层防腐涂层，防腐涂层总厚度为5～10μm；
(g)封装：将加热单元组装入经步骤f处理过的绝缘陶瓷的中空部分，给绝缘陶瓷的电极和加热单元焊接引线，封装。
实验测试：
(1)灵敏度、响应时间和稳定性能测试：将气体传感器接入测试电路，并将其置于测试腔中，选择合适的负载，将腔体密封。首先，计算得出传感器在洁净空气中的电阻值，然后按照一定浓度、一定速度注入待测气体CO2，保证腔体内压强恒定，计算得出在某种浓度CO2气体中的电阻值，得出传感器的灵敏度；采用该方法，
当绝缘陶瓷上面，敏感层A中HoFeO3纳米粉体和碳酸钙粉末摩尔比为9:1，敏感层B中SnO2粉体和碳酸钙粉末摩尔比为9:1；
绝缘陶瓷下面，敏感层B中SnO2粉体和碳酸钙粉末摩尔比为9:1，敏感层A中HoFeO3纳米粉体和碳酸钙粉末摩尔比为9:1，并且，绝缘陶瓷烧结时间为5h时，
计算得出传感器的响应时间、重复性数据。测试发现，在100ppm的CO2环境下，本发明的气体传感器的最优灵敏度为6.1，响应时间为17s，重复200次测试，结果变化小于5％，并且结果线性度好，恢复时间短，耐温范围宽。
(2)防水防腐蚀性能测试
将没有涂刷防腐材料的传感器与涂刷有防腐材料的传感器分别置于水中、1％的HCl溶液和5％的NaOH溶液中，上述浸渍时间为2d、7d、15d、20d。实验结果表明，没有涂刷防腐材料层的传感器在第7d的时候就出现发白现象，涂刷防腐材料层在第20d时才开始出现轻微的发白现象，其耐水性能明显较高。在耐腐蚀性能方面，也表现出了相同的现象，说明其耐酸耐碱的腐蚀性能良好。
实施例五
图1是根据一示例性实施例示出的一种高可靠性CO2气体传感器，所述CO2气体传感器由绝缘陶瓷1、电极2、敏感层和加热单元组成；所述绝缘陶瓷1为沿其长度方向中空的长方体形状；所述电极2为两个环形铜电极，分别位于所述绝缘陶瓷1的长度方向的两边，覆盖所述绝缘陶瓷1的前侧面、后侧面、上面和下面，所述电极2的宽度为0.5cm；所述加热单元位于所述绝缘陶瓷1中空内部；所述敏感层分为敏感层A3和敏感层B4，所述敏感层A3和敏感层B4中有造孔剂碳酸钙形成的多孔结构，所述绝缘陶瓷的上面从内到外依次为敏感层A3、敏感层B4，所述绝缘陶瓷的下面从外到内依次为敏感层A3、敏感层B4；所述敏感层A3中敏感材料为HoFeO3纳米粉体；所述敏感层B4敏感材料为SnO2粉体。
优选地，如图2，所述CO2气体传感器的制备包括以下步骤：
步骤一，制备绝缘陶瓷1
选取为长×宽×高4为cm×2cm×1cm的方形板状绝缘陶瓷，绝缘陶瓷经过丙酮、乙醇超声清洗10min，烘干，然后在绝缘陶瓷的长度方向两边蒸镀一层Cu膜，作为电极，Cu膜的厚度为800nm。
步骤二，制备敏感材料层：
敏感层A3中主要成分为钙钛矿型金属氧化物HoFeO3纳米粉体，其制备过程如下：
首先称取25g的Ho2O3，并按照Ho2O3：Fe(NO3)3摩尔比为1：2的比例称取适量的Fe(NO3)3·9H2O，按照n(Ho3++Fe3+)：n(柠檬酸)＝1：3的摩尔比称取合适量的柠檬酸，将Ho2O3溶于硝酸形成溶液A，将Fe(NO3)9H2O和柠檬酸溶于去离子水中形成溶液B，溶液A和溶液B各自超声10min，然后将溶液A和溶液B混合，形成溶液C；将溶液C置于水浴埚中，在90℃条件下水浴加热直至凝胶状态，然后将凝胶取出，置于干燥箱中，在120℃下烘干；然后将干凝胶用研钵充分研磨，置于马弗炉中，在350℃下加热保温2h，接着温度升高到740℃，退火8h，自然冷却，后再次研磨，得到HoFeO3纳米粉体。
敏感层B4中主要成分为SnO2粉体，其制备过程如下：
首先，称取适量的SnCl4·5H2O，溶于去离子水中，配制成为0.2M的溶液，掺杂加入摩尔百分比为7％的ZnSO4，然后按照n(Sn4+)：n(柠檬酸)＝17：1的摩尔比加入柠檬酸，超声处理30min，用0.2M的氨水滴定，得到Sn(OH)4沉淀，把沉淀过滤、洗涤后用0.5M的草酸回溶，得到Sn(OH)4溶胶，然后烘干浓缩热处理后得到SnO2粉体。
步骤三，制备防腐材料
将环氧树脂与乙酸乙酯和正丁醇等溶剂按一定比例混合加入分散容器中，在100rpm/min搅拌下加入锌粉和分散剂、流平剂、消泡剂搅拌均匀后，加入颜填料高速分散5～10min，然后加入纳米TiO2搅拌均匀，用溶剂调整粘度，静置5～8min，得到富含锌的防腐涂料；
步骤四，制备气体传感器
a)取上步得到的HoFeO3纳米粉体和碳酸钙粉末在研钵中混合，加入少量去离子水研磨2h，将研磨好的糊状物均匀涂在步骤一中绝缘陶瓷的上面，厚度为5μm，形成敏感层A3；
b)取SnO2粉体和碳酸钙粉末在研钵中混合，加入少量去离子水研磨2h，将研磨好的糊状物均匀涂在步骤一中绝缘陶瓷的下面，厚度为5μm，形成敏感层B4；
c)取SnO2粉体和碳酸钙粉末在研钵中混合，加入少量去离子水研磨2h，将研磨好的糊状物均匀涂在步骤一中绝缘陶瓷的上面，厚度为3μm，形成敏感层B4；
d)取HoFeO3纳米粉体和碳酸钙粉末在研钵中混合，加入少量去离子水研磨2h，将研磨好的糊状物均匀涂在步骤一中绝缘陶瓷的下面，厚度为3μm，形成敏感层A3；
(e)将涂有敏感层的绝缘陶瓷在干燥箱中90℃干燥2h，将干燥后的绝缘陶瓷放入箱式炉中在590℃下烧结，敏感层A3和敏感层B4中由于碳酸钙的分解会形成多孔结构，然后取出待其自然冷却；
(f)取经步骤三制得的防腐涂料，稍加搅拌后，涂覆于经步骤e处理过的绝缘陶瓷上，置于室温下干燥5～10min，然后再涂覆第二层和第三层，每涂覆一次，干燥5～10min，即可得到三层防腐涂层，防腐涂层总厚度为5～10μm；
(g)封装：将加热单元组装入经步骤f处理过的绝缘陶瓷的中空部分，给绝缘陶瓷的电极和加热单元焊接引线，封装。
实验测试：
(1)灵敏度、响应时间和稳定性能测试：将气体传感器接入测试电路，并将其置于测试腔中，选择合适的负载，将腔体密封。首先，计算得出传感器在洁净空气中的电阻值，然后按照一定浓度、一定速度注入待测气体CO2，保证腔体内压强恒定，计算得出在某种浓度CO2气体中的电阻值，得出传感器的灵敏度；采用该方法，
当绝缘陶瓷上面，敏感层A中HoFeO3纳米粉体和碳酸钙粉末摩尔比为8:1，敏感层B中SnO2粉体和碳酸钙粉末摩尔比为9:1；
绝缘陶瓷下面，敏感层B中SnO2粉体和碳酸钙粉末摩尔比为8:1，敏感层A中HoFeO3纳米粉体和碳酸钙粉末摩尔比为9:1，并且，绝缘陶瓷烧结时间为5h时，
计算得出传感器的响应时间、重复性数据。测试发现，在100ppm的CO2环境下，本发明的气体传感器的最优灵敏度为5.2，响应时间为27s，重复200次测试，结果变化小于9％，并且结果线性度好，恢复时间短，耐温范围宽。
(2)防水防腐蚀性能测试
将没有涂刷防腐材料的传感器与涂刷有防腐材料的传感器分别置于水中、1％的HCl溶液和5％的NaOH溶液中，上述浸渍时间为2d、7d、15d、20d。实验结果表明，没有涂刷防腐材料层的传感器在第7d的时候就出现发白现象，涂刷防腐材料层在第20d时才开始出现轻微的发白现象，其耐水性能明显较高。在耐腐蚀性能方面，也表现出了相同的现象，说明其耐酸耐碱的腐蚀性能良好。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由上面的权利要求指出。
Claims (2)
1.一种高可靠性CO2气体传感器，其特征在于，所述CO2气体传感器由绝缘陶瓷、电极、敏感层和加热单元组成；所述绝缘陶瓷为沿其长度方向中空的长方体形状；所述电极为两个环形铜电极，分别位于所述绝缘陶瓷的长度方向的两边，覆盖所述绝缘陶瓷的前侧面、后侧面、上面和下面，所述电极的宽度为0.5cm；所述加热单元位于所述绝缘陶瓷中空内部；所述敏感层分为敏感层A和敏感层B，所述敏感层A和敏感层B中有造孔剂碳酸钙形成的多孔结构，所述绝缘陶瓷的上面从内到外依次为敏感层A、敏感层B，所述绝缘陶瓷的下面从外到内依次为敏感层A、敏感层B；所述敏感层A中敏感材料为HoFeO3纳米粉体；所述敏感层B敏感材料为SnO2粉体。
2.根据权利要求1所述的CO2气体传感器，其特征在于，所述CO2气体传感器的制备包括以下步骤：
步骤一，制备绝缘陶瓷
选取为长×宽×高4为cm×2cm×1cm的方形板状绝缘陶瓷，绝缘陶瓷经过丙酮、乙醇超声清洗10min，烘干，然后在绝缘陶瓷的长度方向两边蒸镀一层Cu膜，作为电极，Cu膜的厚度为800nm。
步骤二，制备敏感材料层：
敏感层A中主要成分为钙钛矿型金属氧化物HoFeO3纳米粉体，其制备过程如下：
首先称取25g的Ho2O3，并按照Ho2O3：Fe(NO3)3摩尔比为1：2的比例称取适量的Fe(NO3)3·9H2O，按照n(Ho3++Fe3+)：n(柠檬酸)＝1：3的摩尔比称取合适量的柠檬酸，将Ho2O3溶于硝酸形成溶液A，将Fe(NO3)9H2O和柠檬酸溶于去离子水中形成溶液B，溶液A和溶液B各自超声10min，然后将溶液A和溶液B混合，形成溶液C；将溶液C置于水浴埚中，在90℃条件下水浴加热直至凝胶状态，然后将凝胶取出，置于干燥箱中，在120℃下烘干；然后将干凝胶用研钵充分研磨，置于马弗炉中，在350℃下加热保温2h，接着温度升高到740℃，退火8h，自然冷却，后再次研磨，得到HoFeO3纳米粉体。
敏感层B中主要成分为SnO2粉体，其制备过程如下：
首先，称取适量的SnCl4·5H2O，溶于去离子水中，配制成为0.2M的溶液，掺杂加入摩尔百分比为7％的ZnSO4，然后按照n(Sn4+)：n(柠檬酸)＝17：1的摩尔比加入柠檬酸，超声处理30min，用0.2M的氨水滴定，得到Sn(OH)4沉淀，把沉淀过滤、洗涤后用0.5M的草酸回溶，得到Sn(OH)4溶胶，然后烘干浓缩热处理后得到SnO2粉体。
步骤三，制备防腐材料
将环氧树脂与乙酸乙酯和正丁醇等溶剂按一定比例混合加入分散容器中，在100rpm/min搅拌下加入锌粉和分散剂、流平剂、消泡剂搅拌均匀后，加入颜填料高速分散5～10min，然后加入纳米TiO2搅拌均匀，用溶剂调整粘度，静置5～8min，得到富含锌的防腐涂料；
步骤四，制备气体传感器
a)取上步得到的HoFeO3纳米粉体和碳酸钙粉末在研钵中混合，加入少量去离子水研磨2h，将研磨好的糊状物均匀涂在步骤一中绝缘陶瓷的上面，厚度为5μm，形成敏感层A；
b)取SnO2粉体和碳酸钙粉末在研钵中混合，加入少量去离子水研磨2h，将研磨好的糊状物均匀涂在步骤一中绝缘陶瓷的下面，厚度为5μm，形成敏感层B；
c)取SnO2粉体和碳酸钙粉末在研钵中混合，加入少量去离子水研磨2h，将研磨好的糊状物均匀涂在步骤一中绝缘陶瓷的上面，厚度为3μm，形成敏感层B；
d)取HoFeO3纳米粉体和碳酸钙粉末在研钵中混合，加入少量去离子水研磨2h，将研磨好的糊状物均匀涂在步骤一中绝缘陶瓷的下面，厚度为3μm，形成敏感层A；
(e)将涂有敏感层的绝缘陶瓷在干燥箱中90℃干燥2h，将干燥后的绝缘陶瓷放入箱式炉中在590℃下烧结，敏感层A和敏感层B中由于碳酸钙的分解会形成多孔结构，然后取出待其自然冷却；
(f)取经步骤三制得的防腐涂料，稍加搅拌后，涂覆于经步骤e处理过的绝缘陶瓷上，置于室温下干燥5～10min，然后再涂覆第二层和第三层，每涂覆一次，干燥5～10min，即可得到三层防腐涂层，防腐涂层总厚度为5～10μm；
(g)封装：将加热单元组装入经步骤f处理过的绝缘陶瓷的中空部分，给绝缘陶瓷的电极和加热单元焊接引线，封装。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610544513.8A CN105954327B (zh) | 2016-07-07 | 2016-07-07 | 一种高可靠性co2气体传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610544513.8A CN105954327B (zh) | 2016-07-07 | 2016-07-07 | 一种高可靠性co2气体传感器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105954327A true CN105954327A (zh) | 2016-09-21 |
| CN105954327B CN105954327B (zh) | 2018-11-23 |
Family
ID=56899703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610544513.8A Active CN105954327B (zh) | 2016-07-07 | 2016-07-07 | 一种高可靠性co2气体传感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105954327B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109425638A (zh) * | 2017-09-01 | 2019-03-05 | 罗伯特·博世有限公司 | 气体传感器装置和用于制造气体传感器装置的方法 |
| CN113418645A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-21 | 重庆邮电大学 | 基于铁磁纳米线/碳材料的复合型柔性三维力传感器及其制备方法 |
| CN113651611A (zh) * | 2021-07-13 | 2021-11-16 | 广东迈能欣科技有限公司 | 一种陶瓷气体传感器多孔结构敏感浆料及陶瓷气体传感器的制备方法 |
| CN118032875A (zh) * | 2024-04-12 | 2024-05-14 | 山东建筑大学 | 一种高灵敏度的正丁醇气敏材料及其制备方法和应用 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19845112A1 (de) * | 1998-09-30 | 2000-04-27 | Siemens Ag | Gassensor |
| CN1460544A (zh) * | 2003-05-26 | 2003-12-10 | 中国科学院广州地球化学研究所 | 纳米ZnO－SnO2复合氧化物光催化剂的制备方法 |
| JP2007132762A (ja) * | 2005-11-09 | 2007-05-31 | Nippon Ceramic Co Ltd | ガスセンサの構造 |
| FR2920225A1 (fr) * | 2007-08-20 | 2009-02-27 | Heraeus Sensor Technology Gmbh | Capteur electronique |
| CN101458221B (zh) * | 2008-12-26 | 2012-08-22 | 尚沃医疗电子无锡有限公司 | 金属氧化物/碳纳米管气体传感器 |
| CN103575422A (zh) * | 2013-11-13 | 2014-02-12 | 清华大学 | 一种基于三价稀土铁基氧化物作为温度传感材料的温度测量方法 |
| CN104166380A (zh) * | 2013-05-17 | 2014-11-26 | 中国人民解放军第二炮兵工程大学 | 一种复杂环境实时监测车 |
| CN105181762A (zh) * | 2015-09-20 | 2015-12-23 | 吉林大学 | Co-Sn复合氧化物乙醇传感器及制备和应用 |
-
2016
- 2016-07-07 CN CN201610544513.8A patent/CN105954327B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19845112A1 (de) * | 1998-09-30 | 2000-04-27 | Siemens Ag | Gassensor |
| CN1460544A (zh) * | 2003-05-26 | 2003-12-10 | 中国科学院广州地球化学研究所 | 纳米ZnO－SnO2复合氧化物光催化剂的制备方法 |
| JP2007132762A (ja) * | 2005-11-09 | 2007-05-31 | Nippon Ceramic Co Ltd | ガスセンサの構造 |
| FR2920225A1 (fr) * | 2007-08-20 | 2009-02-27 | Heraeus Sensor Technology Gmbh | Capteur electronique |
| CN101458221B (zh) * | 2008-12-26 | 2012-08-22 | 尚沃医疗电子无锡有限公司 | 金属氧化物/碳纳米管气体传感器 |
| CN104166380A (zh) * | 2013-05-17 | 2014-11-26 | 中国人民解放军第二炮兵工程大学 | 一种复杂环境实时监测车 |
| CN103575422A (zh) * | 2013-11-13 | 2014-02-12 | 清华大学 | 一种基于三价稀土铁基氧化物作为温度传感材料的温度测量方法 |
| CN105181762A (zh) * | 2015-09-20 | 2015-12-23 | 吉林大学 | Co-Sn复合氧化物乙醇传感器及制备和应用 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| WEN WANG ETC.: "A novel wireless, passive CO2 sensor incorporating a surface acoustic wave reflective delay line", 《SMART MATERIALS AND STRUCTURES》 * |
| ZEIN K. ETC.: "Structural and magnetic properties of Mn doped Ho2O3 nanocrystalline", 《JOURNAL OF MOLECULAR STRUCTURE》 * |
| 修德斌 等: "基于半导体陶瓷技术的二氧化碳传感器研究", 《哈尔滨商业大学学报》 * |
| 张正勇 等: "基于SnO2-La2O3掺杂的敏感材料CO2气敏特性研究", 《传感器与微系统》 * |
| 牛新书 等: "纳米晶HoFeO3的合成及其气敏性能研究", 《化学物理学报》 * |
| 郝增川 等: "基于纳米NiO颗粒敏感电极的N02气敏特性研究", 《稀有金属材料与工程》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109425638A (zh) * | 2017-09-01 | 2019-03-05 | 罗伯特·博世有限公司 | 气体传感器装置和用于制造气体传感器装置的方法 |
| CN113418645A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-21 | 重庆邮电大学 | 基于铁磁纳米线/碳材料的复合型柔性三维力传感器及其制备方法 |
| CN113418645B (zh) * | 2021-06-21 | 2022-12-27 | 重庆邮电大学 | 基于铁磁纳米线/碳材料的复合型柔性三维力传感器及其制备方法 |
| CN113651611A (zh) * | 2021-07-13 | 2021-11-16 | 广东迈能欣科技有限公司 | 一种陶瓷气体传感器多孔结构敏感浆料及陶瓷气体传感器的制备方法 |
| CN118032875A (zh) * | 2024-04-12 | 2024-05-14 | 山东建筑大学 | 一种高灵敏度的正丁醇气敏材料及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105954327B (zh) | 2018-11-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105954327A (zh) | 一种高可靠性co2 气体传感器 | |
| CN104597095B (zh) | 基于Co3V2O8敏感电极和三维三相界面的YSZ基混成电位型NO2传感器及制备方法 | |
| CN105259239B (zh) | NiNb2O6为敏感电极的YSZ基混成电位型丙酮传感器及制备方法 | |
| Chevallier et al. | Non-Nernstian planar sensors based on YSZ with a Nb2O5 electrode | |
| CN110031523A (zh) | 以锶掺杂的铁酸镧为敏感电极的混合电位型氢气传感器及其制备方法 | |
| CN106770560A (zh) | 以锶、铁掺杂的铬酸镧为敏感电极的电位型氢气传感器及其制作方法 | |
| CN107311234A (zh) | 一种氧化锌/铁酸锌纳米复合材料的制备方法与应用 | |
| CN105548270A (zh) | 一种基于α-Fe2O3/SnO2异质结构纳米线阵列的甲苯气体传感器及其制备方法 | |
| JP2014528590A (ja) | センサおよびセンサの製造方法 | |
| Wiemhöfer et al. | Studies of ionic transport and oxygen exchange on oxide materials for electrochemical gas sensors | |
| CN106093142B (zh) | 以SnO2为敏感电极的YSZ基混成电位型NH3传感器及其制备方法 | |
| CN106025829B (zh) | 一种能够实现高灵敏co2检测的配电柜 | |
| Nogami et al. | A methanol gas sensor based on inorganic glass thin films | |
| CN106168598A (zh) | 一种基于YSZ和CoTa2O6敏感电极的混成电位型NO2传感器、制备方法及其应用 | |
| CN103760196A (zh) | 一种水钠锰矿型二氧化锰纳米片氢气传感器及其制备方法 | |
| CN105989908B (zh) | 一种a、b位共掺杂钛酸锶混合导体材料 | |
| CN105203598B (zh) | 一种快速响应的铁酸铋气敏材料及其应用 | |
| CN108226256A (zh) | 以CoMoO4为敏感电极的稳定氧化锆基混成电位型三乙胺传感器及其制备方法 | |
| CN103305866B (zh) | 一种以氧化铝基复合材料为基体的二氧化铱系纳米涂层电极的制备方法 | |
| CN106042990B (zh) | 一种交通工具用安全座椅 | |
| CN106226469B (zh) | 一种温室大棚气体检测显示装置 | |
| Dong et al. | A limiting current oxygen sensor with (CuO) 0.1 (8YSZ) 0.9 dense diffusion barrier | |
| CN106168592B (zh) | 一种用于农业的大棚 | |
| Werchmeister et al. | Electrochemical reduction of oxygen and nitric oxide at low temperature on Ce1− xPrxO2− δ cathodes | |
| Pershina et al. | Aluminosilicate conductivity at the presence of water |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20181015 Address after: 225400 west side of Dai Wang Road, Taixing hi tech Industrial Development Zone, Taizhou, Jiangsu Applicant after: Jiangsu yuan Qing Environmental Protection Technology Co., Ltd. Address before: No. 32, Zhenhai District, Zhejiang Province, Zhenhai District, Drum Tower East Road, Ningbo, Zhejiang Applicant before: Zhong Linchao |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |