CN107449798B - 用于甲烷气体检测的气敏传感器的制作方法 - Google Patents

用于甲烷气体检测的气敏传感器的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明用于甲烷气体检测的气敏传感器的制作方法，涉及借助于测定材料的物理性质来检测物体，是一种利用热电偶检测原理制备催化式甲烷传感器的方法，步骤是：S1：陶瓷电极衬底制备；S2：催化敏感材料制备；S1＋S2的下一步为S3：印刷催化敏感薄膜；S4：热电偶材料的制备；S1＋S4的下一步为S5：印刷热电偶薄膜；S3＋S5的下一步为S6：高温活化处理；S6的下一步为S7：组装用于甲烷气体检测的气敏传感器。本发明克服了现有技术采用桥式电路检测原理制备的催化式甲烷传感器所存在的参比元件电阻值匹配要求高，长时间工作于高温下增加了器件的功耗，会导致器件寿命缩短的缺陷。

Description

用于甲烷气体检测的气敏传感器的制作方法
技术领域
本发明的技术方案涉及借助于测定材料的物理性质来检测物体，具体地说是用于甲烷气体检测的气敏传感器的制作方法。
背景技术
随着我国经济和社会的快速发展，能源结构在不断优化，清洁能源技术的发展备受关注。天然气作为一种高效清洁能源在工业生产和日常生活中所占比例不断提升，可以预期，未来随着我国可燃冰开采技术的日益成熟，天然气所占能源比例会进一步提升。虽然天然气具有高效清洁的特点，但其含有的主要成分甲烷具有扩散系数大、无色无味、易燃易爆的特点，给天然气的运输和日常使用带来了巨大的安全隐患。近年来由于天然气泄漏而导致的重大安全生产事故频繁发生，给国民经济生产带来了巨大的损失。因此，甲烷气体的泄漏检测及报警装置是天然气在安全运输、储存和居民日常使用时所必须具备的。
目前，甲烷气体检测主要是通过光谱型气敏传感器件和催化式气敏传感器件，其中催化式气敏传感器件由于体积小，抗干扰能力强，价格低廉而应用最为广泛。催化燃烧式气敏传感器利用甲烷气体在敏感材料上的催化燃烧释放热量导致敏感元件的温度变化，从而引起加热元件电阻值变化实现对甲烷气体的检测。用于催化燃烧的敏感材料是由氧化铝粉末负载贵金属铂或钯元素组成的催化剂，需要加热至400℃时才能有效地使甲烷气体发生催化燃烧。因此传感器功耗较大，限制了其在分布式气敏传感器和便携式气敏传感器中的应用，且这类敏感材料长时间工作于高温下使得材料快速老化，会导致对甲烷气体的检测失效，给安全生产带来了隐患。另一方面，催化式传感器工作时需要为敏感元件提供一个参比元件，为使器件正常工作要求参比元件的电阻值与敏感元件电阻值高度匹配，这一方面增加了生产成本，也降低了气敏传感器件使用时的可靠性。
CN201611102335.X公开了《用于甲烷气体检测的催化式气敏传感器的制作方法》，介绍了一种采用丝网印刷技术制备用于催化式气敏传感器制作的片式黑白元件，该型器件仍然以桥式电路输出为检测原理，为了使电桥输出平衡及甲烷气体在黑元件表面催化燃烧，需要黑白元件同时工作在高温下，因此存在参比元件电阻值匹配要求高，长时间工作于高温下增加了器件的功耗，会导致器件寿命缩短的缺陷。
因此，目前亟待开发一种能够有效降低催化敏感材料工作温度的新型催化式传感器件，以达到降低器件功耗，延长工作寿命，以满足分布式气敏传感器和便携式气敏传感器进行甲烷气体的泄漏检测及报警的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供用于甲烷气体检测的气敏传感器的制作方法，是一种利用热电偶检测原理制备催化式甲烷传感器的方法，克服了现有技术采用桥式电路检测原理制备的催化式甲烷传感器所存在的参比元件电阻值匹配要求高，长时间工作于高温下增加了器件的功耗，会导致器件寿命缩短的缺陷。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：用于甲烷气体检测的气敏传感器的制作方法，是一种利用热电偶检测原理制备催化式甲烷传感器的方法，具体步骤如下：
第一步，陶瓷电极衬底的制备：
称取所需铂金浆料，按铂金浆料与松油醇的重量比为10:1，加入松油醇至铂金浆料中，反复搅拌至呈均匀浆体状态，然后将该铂金浆体涂覆于印有加热电极和测量电极图案的网版上，采用丝网印刷机将铂金浆体分别印刷于高纯氧化铝陶瓷片的两面上，并置于干燥箱中120℃烘干2小时，再进一步将该两面印刷有加热电极和测量电极的高纯氧化铝陶瓷片置于马弗炉中在空气条件下于1000℃烧结2小时，由此制得由铂金薄膜构成的加热电极、陶瓷片构成的绝缘层以及铂金薄膜构成的平面测量电极构成的陶瓷电极衬底，供下面步骤制备催化敏感薄膜和热电偶薄膜使用；
第二步，催化敏感材料的制备：
按重量比为Pd∶Al2O3＝5∶100称取所需量的Al2O3粉末和所需量的钯金属盐粉末，并按由每克Al2O3粉末加入100mL去离子水和钯金属盐粉末配制成Pd盐溶液和Al2O3粉末组成的悬浮液，将该悬浮液加热至80℃，使用磁力搅拌机搅拌4小时，转速为450转/每分钟，将搅拌后的悬浮液在干燥箱中于120℃干燥至成为粉末，再将所得粉末置于马弗炉中于700℃烧结4小时，制得催化敏感材料粉末；
第三步，印刷催化敏感薄膜：
按所需量称取上述第二步所制得的催化敏感材料，在玛瑙研磨中研磨10分钟，按有机粘合剂与催化敏感粉末的重量比为1:5加入有机粘合剂，继续研磨10分钟至成为催化敏感粉末材料的均匀浆状体，并静置30分钟，采用丝网印刷机将该催化敏感材料浆体印刷于上述第一步所制得的陶瓷电极衬底的铂金加热层上，然后在干燥箱中于120℃烘干2小时并置于马弗炉中于700℃度烧结2小时，由此在陶瓷电极衬底上制得印刷催化敏感薄膜；
第四步，热电偶材料的制备：
按摩尔比为Na∶Co＝1∶1称取所需量的可溶性钴盐粉末与钠盐粉末，分别将该称取的两种粉末分别配置成0.1mol/L的溶液，按摩尔比为Co∶柠檬酸＝10∶1在钴盐溶液中加入柠檬酸，再将该加入柠檬酸的钴盐溶液与钠盐溶液混合均匀，并使用磁力搅拌机搅拌4小时，转速为200转/每分钟，将搅拌后的混合溶液在干燥箱中于120℃干燥成粉末，再将所得粉末置于马弗炉中于750℃烧结4小时，制得热电偶材料；
第五步，印刷热电偶薄膜：
称取上述第四步所制得的热电偶材料所需量，在玛瑙研磨中研磨10分钟，按有机粘合剂与热电偶材料粉末的重量比为1:10加入有机粘合剂，继续研磨10分钟至均匀浆状体状态，并静置10分钟，采用丝网印刷机将该热电偶材料的浆体印刷于上述第一步所制得的陶瓷电极衬底的铂金薄膜构成的平面测量电极上，然后在干燥箱中于120℃烘干2小时并置于马弗炉中于750℃度烧结2小时，由此在陶瓷电极衬底上制得印刷热电偶薄膜；
第六步，高温活化处理：
将上述经第三步和第五步制得的印刷有催化敏感薄膜层和热电偶薄膜层的陶瓷电极衬底放入管式炉中，通入体积比为氢气∶氮气＝1∶100的混合气体，并在700℃高温加热处理2小时，由此完成经高温活化处理的印刷有催化敏感膜层和热电偶薄膜层的陶瓷电极衬底；
第七步，组装用于甲烷气体检测的气敏传感器：
将上述第六步所制得的印刷有催化敏感膜层和热电偶薄膜层的陶瓷电极衬底通过铂金导线分别将加热电极和测量电极与传感器底座焊接，加热电极提供5V直流电压，测量电极端接至电压表，接通5伏直流电压老化12小时后，组装制得用于甲烷气体检测的气敏传感器。
上述用于甲烷气体检测的气敏传感器的制作方法，所述有机粘合剂为丙三醇、聚乙烯二醇或松油醇。
上述用于甲烷气体检测的气敏传感器的制作方法，所述钯金属盐为PdCl2、Pd(NO3)2或Pd(C2H3O2)2。
上述用于甲烷气体检测的气敏传感器的制作方法，所述主要由每克Al2O3粉末加入100mL去离子水和钯金属盐粉末配制成Pd盐溶液和Al2O3粉末组成的悬浮液中，或再按摩尔比为Pd:尿素＝1:3加入尿素，或再按摩尔比为Pd:NH3＝1:30加入质量百分比浓度为28％的氨水。
上述用于甲烷气体检测的气敏传感器的制作方法，所述可溶性钴盐为硝酸钴或乙酸钴，所述钠盐为硝酸钠或乙酸钠。
上述用于甲烷气体检测的气敏传感器的制作方法，所涉及的原料和设备均通过公知途径获得，所涉及的工艺是本领域的技术人员所能掌握的。
本发明的有益效果如下：
与现有技术相比，本发明具有的突出的实质性特点如下：
(1)本发明采用热电偶检测原理的催化式甲烷气敏传感器与早先公开的CN201611102335.X采用丝网印刷工艺技术制备催化敏感元件的本质性区别是：采用丝网印刷工艺技术制备催化敏感元件是依赖于黑白元件组成的桥式电路检测原理，需要较高的工作温度，其电路输出为电阻值的变化需要复杂后端电路进行检测，而本发明采用热电偶检测原理的催化式甲烷气敏传感器是以热电偶检测原理电路输出为有驱动能力的电压信号，使得后端检测电路较简单。
(2)本发明采用热电偶检测原理取代传统的桥式电路检测原理来检测甲烷催化燃烧产生的热量，为克服热电材料输出电压低的缺陷，本发明将热电偶薄膜印刷在陶瓷片上，使得材料两端有较高的温差以获得高输出电压信号，具有突出的实质性特点。
(3)为了实现采用热电偶检测原理取代传统的桥式电路检测原理来检测甲烷催化燃烧产生的热量这一创新研究，本发明的发明人付出了艰辛的劳动，做了大量的试验才获得成功。这一创新成果对于本领域的技术人员来说绝不是显而易见的
与现有技术相比，本发明具有的显著进步如下：
(1)本发明采用热电偶检测原理制作催化式甲烷气敏传感器，该方法与现有的催化式气敏传感器相比，由于无需参比元件组成，因此结构简单，功耗低，催化敏感材料工作温度低，器件使用寿命长。
(2)本发明的器件结构能够降低对参比元件电阻值匹配度的要求，不采用桥式电路检测原理，以降低生产难度，提高生产自动化水平，实现大批量生产，达到降低生产成本的目的。
(3)本发明得到了天津市自然科学基金委研究项目(呼气分析疾病诊断用高性能NH3半导体气敏传感器研究，项目编号：15JCYBJC52100)和国家自然科学基金委项目(基于高湿度条件下的分子筛膜/WO3复合型丙酮气敏传感器研究，项目编号:61501167)的资助，现已成功试用，待批量投产。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明方法的操作流程示意框图。
图2为本发明方法制得的用于甲烷气体检测的气敏传感器的主体结构示意图。
图3为本发明方法中制得的催化敏感薄膜的扫描电镜图。
图4为本发明方法制得的用于甲烷气体检测的气敏传感器对1％体积比甲烷气体的响应输出曲线图。
图5为本发明方法制得的用于甲烷气体检测的气敏传感器的响应值与工作电压关系的曲线图。
图中，1.热电偶薄膜层，2.铂金测量电极，3.高纯氧化铝陶瓷片，4.铂金加热电极，5.催化敏感薄膜层。
具体实施方式
图1显示本发明方法操作流程为：S1：陶瓷电极衬底制备；S2：催化敏感材料制备；S1+S2的下一步为S3：印刷催化敏感薄膜；S4：热电偶材料的制备；S1+S4的下一步为S5：印刷热电偶薄膜；S3+S5的下一步为S6：高温活化处理；S6的下一步为S7：组装用于甲烷气体检测的气敏传感器。
对图1的进一步说明：将制备的催化敏感材料采用丝网印刷工艺在陶瓷电极衬底的铂金薄膜构成的加热电极上制作催化敏感薄膜；另外采用丝网印刷工艺在陶瓷电极衬底的铂金薄膜构成的平面测量电极上制作热电偶薄膜；再将催化敏感薄膜和热电偶薄膜高温活化处理后组装用于甲烷气体检测的气敏传感器。
图2显示本发明方法制得的用于甲烷气体检测的气敏传感器的主体结构的构成包括热电偶层层1、铂金测量电极2、高纯氧化铝陶瓷片3、铂金加热电极4和催化敏感薄膜层5。其中，由铂金测量电极2，高纯氧化铝陶瓷片3和铂金加热电极4构成陶瓷电极衬底。
图3显示本发明方法中制得的催化敏感薄膜的微观结构扫描电镜图，利用扫描电镜分析可见本发明方法制得的催化敏感薄膜由众多的球状纳米颗粒组成，尺寸分布均匀，无团聚现象，平均粒径为10纳米。
图4显示本发明方法制得的用于甲烷气体检测的气敏传感器的对1％体积比的甲烷气体响应特性曲线。该图的曲线表明，本发明以热电偶检测原理制作的用于甲烷气体检测的气敏传感器对甲烷气体具有很高的灵敏度和很快的响应速度。
图5显示本发明方法制得的用于甲烷气体检测的气敏传感器的气体灵敏度与工作电压关系的曲线图。该图的曲线表明，本发明以热电偶检测原理制作的用于甲烷气体检测的气敏传感器的工作电压范围较宽，提高工作电压有利于提高该气敏传感器对甲烷的响应能力。
实施例1
第一步，陶瓷电极衬底的制备：
称取铂金浆料0.1g，按铂金浆料与松油醇的重量比为10:1，加入松油醇0.01g至铂金浆料中，反复搅拌至呈均匀浆体状态，然后将该铂金浆体涂覆于印有加热电极和测量电极图案的网版上，采用丝网印刷机将铂金浆体分别印刷于高纯氧化铝陶瓷片的两面上，并置于干燥箱中120℃烘干2小时，再进一步将该两面印刷有加热电极和测量电极的高纯氧化铝陶瓷片置于马弗炉中在空气条件下于1000℃烧结2小时，由此制得由铂金薄膜构成的加热电极、陶瓷片构成的绝缘层以及铂金薄膜构成的平面测量电极构成的陶瓷电极衬底，供下面步骤制备催化敏感薄膜和热电偶薄膜使用；
第二步，催化敏感材料的制备：
按重量比为Pd∶Al2O3＝5∶100称取1g Al2O3粉末和0.085g的纯度质量百分比为59％的PdCl2粉末，并按由每克Al2O3粉末加入100mL去离子水和PdCl2粉末配制成Pd盐溶液和Al2O3粉末组成的悬浮液，将该悬浮液加热至80℃，使用磁力搅拌机搅拌4小时，转速为450转/每分钟，将搅拌后的悬浮液在干燥箱中于120℃干燥至成为粉末，再将所得粉末置于马弗炉中于700℃烧结4小时，制得催化敏感材料粉末；
第三步，印刷催化敏感薄膜：
称取0.5g上述第二步所制得的催化敏感材料，在玛瑙研磨中研磨10分钟，按有机粘合剂与催化敏感粉末的重量比为1:5加入丙三醇0.1g有机粘合剂，继续研磨10分钟至成为催化敏感粉末材料的均匀浆状体，并静置30分钟，采用丝网印刷机将该催化敏感材料浆体印刷于上述第一步所制得的陶瓷电极衬底的铂金加热层上，然后在干燥箱中于120℃烘干2小时并置于马弗炉中于700℃度烧结2小时，由此在陶瓷电极衬底上制得印刷催化敏感薄膜；
第四步，热电偶材料的制备：
按摩尔比为Na∶Co＝1∶1称取2.91g的纯度质量百分比为20％的硝酸钴粉末与0.85g的纯度质量百分比为27％的硝酸钠粉末，分别将该称取的两种粉末分别配置成0.1mol/L的溶液10mL，按摩尔比为Co∶柠檬酸＝10∶1在上述钴盐溶液中加入柠檬酸0.21g，再将该加入柠檬酸的钴盐溶液与钠盐溶液混合均匀，并使用磁力搅拌机搅拌4小时，转速为200转/每分钟，将搅拌后的混合溶液在干燥箱中于120℃干燥成粉末，再将所得粉末置于马弗炉中于750℃烧结4小时，制得钴酸钠粉末热电偶材料；
第五步，印刷热电偶薄膜：
称取上述第四步所制得的钴酸钠粉末热电偶材料0.1g，在玛瑙研磨中研磨10分钟，按有机粘合剂与热电偶材料粉末的重量比为1:10加入有机粘合剂丙三醇0.01g，继续研磨10分钟至均匀浆状体状态，并静置10分钟，采用丝网印刷机将该热电偶材料的浆体印刷于上述第一步所制得的陶瓷电极衬底的铂金薄膜构成的平面测量电极上，然后在干燥箱中于120℃烘干2小时并置于马弗炉中于750℃度烧结2小时，由此在陶瓷电极衬底上制得印刷热电偶薄膜；
第六步，高温活化处理：
将上述经第三步和第五步制得的印刷有催化敏感薄膜层和热电偶薄膜层的陶瓷电极衬底放入管式炉中，通入体积比为氢气∶氮气＝1∶100的混合气体，并在700℃高温加热处理2小时，由此完成经高温活化处理的印刷有催化敏感膜层和热电偶薄膜层的陶瓷电极衬底；
第七步，组装用于甲烷气体检测的气敏传感器：
将上述第六步所制得的印刷有催化敏感膜层和热电偶薄膜层的陶瓷电极衬底通过铂金导线分别将加热电极和测量电极与传感器底座焊接，加热电极提供5V直流电压，测量电极端接至电压表，接通5伏直流电压老化12小时后，组装制得用于甲烷气体检测的气敏传感器。
本实施例制得的用于甲烷检测的气敏传感器的甲烷气敏性能测试方法如下：
采用动态配气方法进行配气，即采用甲烷与空气混合的标准气体，其中甲烷占体积比为3％，利用合成空气和流量计控制气体流量配置成体积比分别为0.1％、0.5％和1％的被测甲烷气体，流速设定为100mL/min；测试条件：传感器工作电压分别设置为5V至12V，测试环境温度为室温，环境相对湿度小于3％。
具体的甲烷气体气敏响应数据见图4。由图4数据可见，本实施例制作的用于甲烷检测的气敏传感器对甲烷的响应速率快，恢复性好，响应度高。另外，与现有的铂金线圈制作催化式传感器件相比较，本实施例方法制作的用于甲烷检测的气敏传感器的功耗低，气敏性能得到了明显的提升。
实施例2
第一步，陶瓷电极衬底的制备：
同实施例1；
第二步，催化敏感材料的制备：
按重量比为Pd∶Al2O3＝5∶100称取1g Al2O3粉末和0.128g纯度质量百分比为39％的Pd(NO3)2粉末，并在按由每克Al2O3粉末加入100mL去离子水和Pd(NO3)2粉末配制成的Pd盐溶液中再按摩尔比为Pd:尿素＝1:3加入纯度质量百分比为99％的尿素0.085g，再和Al2O3粉末配制成Pd(NO3)2与尿素的溶液和Al2O3粉末组成的悬浮液，将该悬浮液加热至80℃，使用磁力搅拌机搅拌4小时，转速为450转/每分钟，将搅拌后的悬浮液在干燥箱中于120℃干燥至成为粉末，再将所得粉末置于马弗炉中于700℃烧结4小时，制得催化敏感材料粉末；
第三步，印刷催化敏感薄膜：
除有机粘合剂为聚乙烯二醇0.1g之外，其他同实施例1；
第四步，热电偶材料的制备：
按摩尔比为Na∶Co＝1∶1称取2.491g的纯度质量百分比为23.7％的乙酸钴粉末与0.85g的纯度质量百分比为27％的硝酸钠粉末，分别将该称取的两种粉末分别配置成0.1mol/L的溶液10mL，按摩尔比为Co∶柠檬酸＝10∶1在上述钴盐溶液中加入柠檬酸0.21g，再将该加入柠檬酸的钴盐溶液与钠盐溶液混合均匀，并使用磁力搅拌机搅拌4小时，转速为200转/每分钟，将搅拌后的混合溶液在干燥箱中于120℃干燥成粉末，再将所得粉末置于马弗炉中于750℃烧结4小时，制得钴酸钠粉末热电偶材料；
第五步，印刷热电偶薄膜：
称取上述第四步所制得的钴酸钠粉末热电偶材料0.1g，在玛瑙研磨中研磨10分钟，按有机粘合剂与热电偶材料粉末的重量比为1:10加入有机粘合剂聚乙烯二醇0.01g，继续研磨10分钟至均匀浆状体状态，并静置10分钟，采用丝网印刷机将该热电偶材料的浆体印刷于上述第一步所制得的陶瓷电极衬底的铂金薄膜构成的平面测量电极上，然后在干燥箱中于120℃烘干2小时并置于马弗炉中于750℃度烧结2小时，由此在陶瓷电极衬底上制得印刷热电偶薄膜；
第六步，高温活化处理：
同实施例1；
第七步，组装用于甲烷气体检测的气敏传感器：
同实施例1，组装制得用于甲烷气体检测的气敏传感器。
实施例3
第一步，陶瓷电极衬底：
同实施例1；
第二步，催化敏感材料的制备：
按重量比为Pd∶Al2O3＝5∶100称取1g Al2O3粉末和0.109g纯度质量百分比为46％的Pd(C2H3O2)2粉末，并在按由每克Al2O3粉末加入100mL去离子水和Pd(C2H3O2)2粉末配制成的Pd盐溶液中再按摩尔比为Pd:NH3＝1:30加入质量百分比浓度为28％的氨水2mL，再和Al2O3粉末配制成Pd(C2H3O2)2与氨水的溶液和Al2O3粉末组成的悬浮液，将该悬浮液加热至80℃，使用磁力搅拌机搅拌4小时，转速为450转/每分钟，将搅拌后的悬浮液在干燥箱中于120℃干燥至成为粉末，再将所得粉末置于马弗炉中于700℃烧结4小时，制得催化敏感材料粉末；
第三步，印刷催化敏感薄膜：
除有机粘合剂为松油醇0.1g之外，同实施例1；
第四步，热电偶材料的制备：
按摩尔比为Na∶Co＝1∶1称取2.491g的纯度质量百分比为23.7％的乙酸钴粉末与1.361g的纯度质量百分比为17％的乙酸钠粉末，分别将该称取的两种粉末分别配置成0.1mol/L的溶液10mL，按摩尔比为Co∶柠檬酸＝10∶1在上述钴盐溶液中加入柠檬酸0.21g，再将该加入柠檬酸的钴盐溶液与钠盐溶液混合均匀，并使用磁力搅拌机搅拌4小时，转速为200转/每分钟，将搅拌后的混合溶液在干燥箱中于120℃干燥成粉末，再将所得粉末置于马弗炉中于750℃烧结4小时，制得钴酸钠粉末热电偶材料；
第五步，印刷热电偶薄膜：
称取上述第四步所制得的钴酸钠粉末热电偶材料0.1g，在玛瑙研磨中研磨10分钟，按有机粘合剂与热电偶材料粉末的重量比为1:10加入有机粘合剂松油醇0.01g，继续研磨10分钟至均匀浆状体状态，并静置10分钟，采用丝网印刷机将该热电偶材料的浆体印刷于上述第一步所制得的陶瓷电极衬底的铂金薄膜构成的平面测量电极上，然后在干燥箱中于120℃烘干2小时并置于马弗炉中于750℃度烧结2小时，由此在陶瓷电极衬底上制得印刷热电偶薄膜；
第六步，高温活化处理：
同实施例1；
第七步，组装用于甲烷气体检测的气敏传感器：
同实施例1，组装制得用于甲烷气体检测的气敏传感器。
上述实施例中，所涉及的原料和设备均通过公知途径获得，所涉及的工艺是本领域的技术人员所能掌握的。

Claims (5)

1.用于甲烷气体检测的气敏传感器的制作方法，其特征在于：是一种利用热电偶检测原理制备催化式甲烷传感器的方法，具体步骤如下：
第一步，陶瓷电极衬底的制备：
称取所需铂金浆料，按铂金浆料与松油醇的重量比为10:1，加入松油醇至铂金浆料中，反复搅拌至呈均匀浆体状态，然后将该铂金浆体涂覆于印有加热电极和测量电极图案的网版上，采用丝网印刷机将铂金浆体分别印刷于高纯氧化铝陶瓷片的两面上，并置于干燥箱中120℃烘干2小时，再进一步将该两面印刷有加热电极和测量电极的高纯氧化铝陶瓷片置于马弗炉中在空气条件下于1000℃烧结2小时，由此制得由铂金薄膜构成的加热电极、陶瓷片构成的绝缘层以及铂金薄膜构成的平面测量电极构成的陶瓷电极衬底，供下面步骤制备催化敏感薄膜和热电偶薄膜使用；
第二步，催化敏感材料的制备：
按重量比为Pd∶Al2O3＝5∶100称取所需量的Al2O3粉末和所需量的钯金属盐粉末，并按由每克Al2O3粉末加入100mL去离子水和钯金属盐粉末配制成Pd盐溶液和Al2O3粉末组成的悬浮液，将该悬浮液加热至80℃，使用磁力搅拌机搅拌4小时，转速为450转/每分钟，将搅拌后的悬浮液在干燥箱中于120℃干燥至成为粉末，再将所得粉末置于马弗炉中于700℃烧结4小时，制得催化敏感材料粉末；
第三步，印刷催化敏感薄膜：
按所需量称取上述第二步所制得的催化敏感材料，在玛瑙研磨中研磨10分钟，按有机粘合剂与催化敏感粉末的重量比为1:5加入有机粘合剂，继续研磨10分钟至成为催化敏感粉末材料的均匀浆状体，并静置30分钟，采用丝网印刷机将该催化敏感材料浆体印刷于上述第一步所制得的陶瓷电极衬底的铂金加热层上，然后在干燥箱中于120℃烘干2小时并置于马弗炉中于700℃度烧结2小时，由此在陶瓷电极衬底上制得印刷催化敏感薄膜；
第四步，热电偶材料的制备：
按摩尔比为Na∶Co＝1∶1称取所需量的可溶性钴盐粉末与钠盐粉末，分别将该称取的两种粉末分别配置成0.1mol/L的溶液，按摩尔比为Co∶柠檬酸＝10∶1在钴盐溶液中加入柠檬酸，再将该加入柠檬酸的钴盐溶液与钠盐溶液混合均匀，并使用磁力搅拌机搅拌4小时，转速为200转/每分钟，将搅拌后的混合溶液在干燥箱中于120℃干燥成粉末，再将所得粉末置于马弗炉中于750℃烧结4小时，制得热电偶材料；
第五步，印刷热电偶薄膜：
称取上述第四步所制得的热电偶材料所需量，在玛瑙研磨中研磨10分钟，按有机粘合剂与热电偶材料粉末的重量比为1:10加入有机粘合剂，继续研磨10分钟至均匀浆状体状态，并静置10分钟，采用丝网印刷机将该热电偶材料的浆体印刷于上述第一步所制得的陶瓷电极衬底的铂金薄膜构成的平面测量电极上，然后在干燥箱中于120℃烘干2小时并置于马弗炉中于750℃度烧结2小时，由此在陶瓷电极衬底上制得印刷热电偶薄膜；
第六步，高温活化处理：
将上述经第三步和第五步制得的印刷有催化敏感薄膜层和热电偶薄膜层的陶瓷电极衬底放入管式炉中，通入体积比为氢气∶氮气＝1∶100的混合气体，并在700℃高温加热处理2小时，由此完成经高温活化处理的印刷有催化敏感膜层和热电偶薄膜层的陶瓷电极衬底；
第七步，组装用于甲烷气体检测的气敏传感器：
将上述第六步所制得的印刷有催化敏感膜层和热电偶薄膜层的陶瓷电极衬底通过铂金导线分别将加热电极和测量电极与传感器底座焊接，加热电极提供5V直流电压，测量电极端接至电压表，接通5伏直流电压老化12小时后，组装制得用于甲烷气体检测的气敏传感器。
2.根据权利要求1所述用于甲烷气体检测的气敏传感器的制作方法，其特征在于：所述有机粘合剂为丙三醇、聚乙烯二醇或松油醇。
3.根据权利要求1所述用于甲烷气体检测的气敏传感器的制作方法，其特征在于：所述钯金属盐为PdCl2、Pd(NO3)2或Pd(C2H3O2)2。
4.根据权利要求1所述用于甲烷气体检测的气敏传感器的制作方法，其特征在于：所述由每克Al2O3粉末加入100mL去离子水和钯金属盐粉末配制成Pd盐溶液和Al2O3粉末组成的悬浮液中，或再按摩尔比为Pd:尿素＝1:3加入尿素，或再按摩尔比为Pd:NH3＝1:30加入质量百分比浓度为28％的氨水。
5.根据权利要求1所述用于甲烷气体检测的气敏传感器的制作方法，其特征在于：所述可溶性钴盐为硝酸钴或乙酸钴，所述钠盐为硝酸钠或乙酸钠。
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