CN110702752A - 用于氨气气体检测的气敏传感器的制作方法 - Google Patents

用于氨气气体检测的气敏传感器的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明用于氨气气体检测的气敏传感器的制作方法，涉及用电化学的方法测试或分析材料，是一种利用催化燃烧原理制作用于氨气气体检测的催化式气敏传感器的方法，步骤是：高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极的制备；适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料的制备；印刷催化敏感薄膜；印刷对比白元件薄膜；组装制得用于氨气气体检测的气敏传感器，本发明的用于氨气气体检测的气敏传感器克服了现有氨气检测仪器存在的氨气气体检测手段复杂、仪器不便于携带和检测灵敏度低的缺陷。

Description

用于氨气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用电化学的方法测试或分析材料，具体地说是用于氨气气体检测的气敏传感器的制作方法。
背景技术
我国是世界上最重要的农业大国之一，在农业生产大大促进了经济发展的同时，农业废气的排放也对自然环境造成了一定的影响。因此，农业气体排放研究对我国甚至世界都有重要意义。农业生产过程中不光会产生大量的温室气体，还会产生大量氨气。这对我国的空气环境质量造成了较严重的破坏。根据研究表明，农业生产过程中产生的氨气与空气中PM2.5的浓度有着明显关系，其会与大气中的SO2、NOx、液相硫酸和硝酸反应生成NH4NO3、NH4HSO4、(NH4)2SO4等二次颗粒物；此外NH4+参与形成的弱酸性盐能够溶解扬尘中的水溶性重金属，或通过络合作用与Pb、Cu、Fe等结合成粒径较大的二次粒子，这些二次粒子均为PM2.5的重要组成部分。因此，减少农业生产中氨气的排放对治理雾霾将有很大的帮助。同时，在养殖业空气中氨气的浓度过高对人体和畜禽也有着潜在的健康威胁，容易引起养殖场工人及畜禽的慢性呼吸道疾病。因此，对农田上空、养殖场内及其他地区空气中氨气浓度的检测，有利于进行控制大气中氨气浓度和实现氨气的有效利用，对人类环境健康具有重要意义。
农业氨气分析检测的技术手段比较多，有
Figure BDA0002245519010000011
吸收检测法、光学检测法、电化学检测法和半导体氨气传感器检测法，然而上述方法均存在监测方式复杂，监测仪器不便于携带及稳定性不高的诸多缺点。目前，在氨气分析检测的现有技术手段中，氨气传感器的研发是一个重点方向，例如，CN106365204A公开了一种用于氨气气敏传感器的三氧化钨敏感材料的制备方法，其将制备的敏感材料制成半导体气敏传感器进行氨气检测，用此方法制得的氨气气敏传感器是半导体电阻型气敏传感器，与催化燃烧型气敏传感器相比，半导体型气敏传感器具有稳定性较差，受环境影响较大，不宜用于要求准确计量的氨气检测场所。CN102978578A公开了一种氧化铜掺杂的二氧化锡基的氨气气敏传感器的制备方法，其利用射频溅射的方法在Al2O3表面制备SnO2薄膜从而制成氨气气敏传感器，所制成的氨气气敏传感器为传统的管式传感器，管式传感器存在启动温度高、体积大、响应速度慢的缺陷。CN104730108A公开了一种基于氧化锌的氨气传感器，其利用摩擦起电的方式产生对氨气响应的信号，对氨气的检测过程中需要另加动力设备进行摩擦电，其检测方式较复杂，且制作工艺繁琐，不便于批量生产，不利于实际应用。CN102103103A公开了一种用于检测氨气的传感器及其制备方法，制成由有机薄膜晶体管构成的用于检测氨气的传感器，但该晶体管传感器存在加工工艺复杂、制作周期长、制作条件苛刻、且制备过程中所用的化学试剂对环境不友好的缺点。
因此，目前亟待开发一种检测手段简单、仪器便于携带和灵敏度高的适用于氨气检测，特别是适用于农业氨气分析检测的气敏传感器，能够简化氨气检测的操作过程并提高氨气检测的灵敏度，以满足生活，工业及农业生产的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供用于氨气气体检测的气敏传感器的制作方法，是一种利用催化燃烧原理制作用于氨气气体检测的催化式气敏传感器的方法，本发明的用于氨气气体检测的气敏传感器克服了现有氨气检测仪器存在的氨气气体检测手段复杂、仪器不便于携带和检测灵敏度低的缺陷。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：用于氨气气体检测的气敏传感器的制作方法，是一种利用催化燃烧原理制作用于氨气气体检测的催化式气敏传感器的方法，具体步骤如下：
第一步，高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极的制备：
称取所需用量铂金浆料，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，然后将该加入松油醇的铂金浆料涂于印刷有适用于催化燃烧式传感器加热电极的回形图案的网板上形成回形铂金电极图案，再用丝网印刷机将该网板上的回形铂金电极图案印刷于高纯氧化铝陶瓷基片上，然后将该印刷好的回形铂金电极图案的高纯氧化铝陶瓷基片置于干燥箱中于120℃干燥2小时，最后将干燥好的印刷有回形铂金电极图案的高纯氧化铝陶瓷基片置于马弗炉中900℃烧结10分钟，由此制得高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极，供下面步骤中使用；
第二步，适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料的制备：
选用以下三种制备方法中的任意一种：
Ⅰ.以HZSM5分子筛为载体的催化敏感材料1wt％Pt-HZSM5粉末的制备：
按重量比为Pt∶HZSM5＝1∶100称取所需量铂金属盐Pt·(NH3)2·(NO2)2粉末和所需量HZSM5粉末，按HZSM5粉末和水的重量比为1:50加入相应所需量的去离子水，将所称取的铂金属盐Pt·(NH3)2·(NO2)2粉末和所称取的HZSM5粉末与加入的所需量的去离子水一同混合，在常温下使用磁力搅拌机搅拌4小时，转速为450转/分钟，将搅拌后的悬浮液在干燥箱中于80℃干燥至成为粉末，再将干燥后的粉末置于马弗炉中于500℃烧结2小时，由此制得以HZSM5分子筛为载体的催化敏感材料1wt％Pt-HZSM5粉末为适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料；
Ⅱ.以Al2O3为载体的催化敏感材料4wt％Ru-Al2O3粉末的制备：
按重量比为Ru∶Al2O3＝4∶100称取所需量钌金属盐RuCl3·xH2O粉末和所需量Al2O3粉末，并将上述称取的钌金属盐RuCl3·xH2O粉末分成四等份，分别将各等份的钌金属盐RuCl3·xH2O粉末溶解于与所需量氧化铝粉末的饱和吸水量相应的去离子水中，得到四等份钌金属盐RuCl3·xH2O溶液，将得到的每份钌金属盐RuCl3·xH2O溶液又分四次分别加入到上述称取的Al2O3量中的四分之一量的Al2O3粉末中，所得到的每份物品均在常温下搅拌5分钟后置于干燥箱中于80℃干燥3小时，全部都干燥至成为粉末，再将所有干燥后的粉末置于马弗炉中于500℃烧结5小时，将烧结过的粉末在管式炉中于400℃在氢气环境下还原2小时，由此制得以Al2O3为载体的催化敏感材料4wt％Ru-Al2O3粉末为适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料；
Ⅲ.以CeO2为载体的催化敏感材料5wt％Ru-CeO2粉末的制备：
按重量比为5∶100称取所需量的CeO2粉末和所需量的钌金属盐RuCl3·xH2O粉末，按金属钌和水的重量比为1:50加入相应所需量的去离子水，将所称取的CeO2粉末和所称取的钌金属盐RuCl3·xH2O粉末与加入的所需量的去离子水混合，常温下使用磁力搅拌机搅拌4小时，转速为450转/分钟，将搅拌后得到的悬浊液于室温下静置12小时，后置于干燥箱中于80℃干燥24小时至成为粉末，再将干燥后的粉末置于马弗炉中于400℃烧结4小时，最终将烧结过的粉末在管式炉中于500℃在氢气环境中还原3小时，由此制得以CeO2为载体的催化敏感材料5wt％Ru-CeO2粉末为适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料；
第三步，印刷催化敏感薄膜：
按所需量取上述第二步所制得的适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料，在玛瑙研钵中研磨10分钟成适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料粉末，按适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料粉末与有机粘合剂丙三醇的重量比为5∶1加入有机粘合剂丙三醇，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粉末材料的均匀浆状体印刷于上述第一步所制得的高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极上，然后于干燥箱中于120℃干燥2小时，再置于马弗炉中于500℃烧结2小时，由此完成在高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极上印刷催化敏感薄膜，制得印刷有催化敏感薄膜的高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极；
第四步，印刷对比白元件薄膜：
按所需量取Al2O3粉末，在玛瑙研钵中研磨10分钟，按Al2O3粉末与有机粘合剂丙三醇的重量比为5∶1加入有机粘合剂丙三醇，继续研磨10分钟至成为Al2O3粉末的均匀浆状体，并静置30分钟，采用丝网印刷机将该Al2O3粉末的均匀浆状体印刷于上述第一步所制得的高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极上，然后于干燥箱中于120℃干燥2小时，再置于马弗炉中于500℃烧结2小时，由此完成在高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极上印刷对比白元件薄膜，制得印刷有对比白元件薄膜的高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极；
第五步，组装制得用于氨气气体检测的气敏传感器：
将上述第三步所制得的印刷有催化敏感薄膜的高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极和上述第四步所制得的印刷有对比白元件薄膜的高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极通过铂金导线分别与传感器底座焊接，置于测量电路中，并提供4V直流电压，电路测量端接至电压表，接通4V直流电压老化12小时候，组装制得用于氨气气体检测的气敏传感器。
上述用于氨气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。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明具有的突出的实质性特点和显著进步如下：
(1)CN102978578B一种氧化铜掺杂的二氧化锡基的氨气气敏传感器的制备方法，其利用射频溅射的方法在Al2O3表面制备SnO2薄膜从而制成氨气气敏传感器，所制成的氨气气敏传感器为传统的管式传感器，管式传感器启动温度高，体积大，响应速度慢。与CN102978578B相比，本发明制成的用于氨气气体检测的气敏传感器是催化式气敏传感器，是带有黑白两个参比原件的片式传感器，与传统管式传感器相比，片式传感器具有启动温度低、发热功率小和响应速度快的优点，特别是本发明的片式传感器具有加热电阻阻值更精确，进行丝网印刷使得制成的传感器产品具有一致性的突出优点，提高了所制得的氨气气敏传感器的精度。
(2)CN104730108B一种基于氧化锌的氨气传感器，其利用摩擦起电的方式产生对氨气响应的信号，对氨气的检测过程中需要另加动力设备进行摩擦起电。与CN104730108B相比，本发明具有的突出的实质性特点和显著进步是：利用本发明方法制成的用于氨气气体检测的气敏传感器无需另加动力设置，仅由单一测试电路为传感器提供测试电压测试手段简单便捷，更适宜实际应用。
(3)CN102103103A一种用于检测氨气的传感器及其制备方法，该传感器是由有机薄膜晶体管构成的用于检测氨气的传感器，晶体管传感器具有加工工艺复杂、制作周期长、和制作条件苛刻的缺点，与CN102103103A相比，本发明具有的突出的实质性特点和显著进步是：本发明的用于氨气气体检测的气敏传感器是催化式气敏传感器，其制作工艺简单、制作周期短且制作条件十分温和，并且测试方法简单，对环境无苛刻条件，更适宜实际应用。
以下相关现有技术是与本发明的同一发明人团队早先完成的专利技术，由于在后期的实际运用中发现这两件早先完成的专利技术存在若干缺陷和不足，为此，为了实现运用催化燃烧原理制备氨气气敏传感器，本发明的发明人团队经过三年时间的艰辛研发才完成本发明用于氨气气体检测的气敏传感器的制作方法，进行了大量的试验才获得成功，克服了两件早先完成的专利技术存在若干缺陷和不足，这一创新成果对于本领域的技术人员来说绝不是轻而易举的。
与本发明的同一发明人团队早先完成的两件专利技术相比，本发明具有的突出的实质性特点和显著进步如下：
(4)本发明的同一发明人团队早先完成的CN106365204B一种用于氨气气敏传感器的三氧化钨敏感材料的制备方法，是将制备的敏感材料制成半导体气敏传感器进行氨气检测，用此方法制得的氨气气敏传感器是半导体电阻型气敏传感器，与催化燃烧型气敏传感器相比，半导体型气敏传感器具有稳定性较差，受环境影响较大，不宜用于计量准确要求场所。与CN106365204B相比，本发明的催化燃烧式气敏传感器具有计量准确、响应快速、寿命较长的优点，且根据响应的原理其抗湿度干扰的性能要大大优越于半导体传感器，完全克服了CN106365204B公开的半导体型气敏传感器的种种缺陷，因此本发明方法制成的用于氨气气体检测的气敏传感器的综合性能更优越，更适宜实际应用，详细的数据比较见下面的实施例。
由此可见，在对氨气气体的检测中，本发明用“1wt％Pt-HZSM5粉末、4wt％Ru-Al2O3粉末或5wt％Ru-CeO2粉末催化敏感材料”取代了CN106365204B的“三氧化钨敏感材料”；本发明用“催化燃烧式气敏传感器”取代了CN106365204B的“半导体气敏传感器”，这些要素关系的改变导致本发明产生了预料不到的技术效果。
(5)本发明的同一发明人团队早先完成的CN106770546B用于甲烷气体检测的催化式气敏传感器的制作方法，与CN106770546B相比，本发明具有的突出的实质性特点和显著进步是：CN106770546B中催化甲烷的敏感材料为5wt％Pd-Al2O3粉末，本发明用于氨气气体检测的气敏传感器中的催化敏感材料为1wt％Pt-HZSM5粉末、4wt％Ru-Al2O3粉末或5wt％Ru-CeO2粉末，实验证明CN106770546B中催化甲烷的敏感材料5wt％Pd-Al2O3粉末用于氨气气体的检测几乎没有效果，而本发明用于氨气气体检测的气敏传感器中的催化敏感材料1wt％Pt-HZSM5、4wt％Ru-Al2O3粉末或5wt％Ru-CeO2粉末用于氨气气体的检测则具有很高的灵敏度，并且与CN106770546B相比，本发明方法中介绍的催化敏感材料的制备方法步骤简单，对环境友好无污染，所制作的气敏传感器增加了催化传感器的应用范围及可检测的气体种类，为气敏传感器的应用提供了新的方向。
上述比较证明，将CN106365204B结合CN106770546B和本领域的常规技术手段要得到本发明的技术方案，对本领域技术人员来说绝不是显而易见的。
(6)本发明方法所制得的用于氨气气体检测的气敏传感器为基于氨气催化燃烧原理的催化燃烧式传感器，运用氨气的催化燃烧原理对氨气气体进行检测，增加了氨气气体检测是手段，与半导体氨气传感器相比，其具有响应速度快、灵敏度高、恢复时间短、小型化便于携带和检测方法简单易于操作极大地简化氨气的检测过程的特点，克服了其他现有技术检测氨气的不便性，扩大了氨气气体检测的气敏传感器的使用范围。
(7)本发明方法制备条件温和，对环境无污染，降低了生产难度，制作周期大大缩短，降低了生产成本更适宜大批量生产。
(8)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)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氨气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微观SEM结构扫描电镜图。
图4为本发明方法中制得的催化敏感薄膜的微观TEM结构扫描电镜图。
图5为本发明方法制得的用于氨气气体检测的气敏传感器对0.01％体积比氨气气体的响应输出曲线图。
图6为本发明中的印刷有适用于催化燃烧式传感器加热电极的回形图案。
图中，1.催化敏感薄膜层，2.铂金电极，3.高纯氧化铝陶瓷片。
具体实施方式
图1所示实施例表明，本发明方法的操作流程为：S1：陶瓷电极衬底制备+S2：催化敏感材料制备→S3：印刷催化敏感薄膜→S4：印刷对比白元件薄膜→S5：组装用于氨气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电极上制作催化敏感薄膜，进而组装用于氨气气体检测的气敏传感器。
图2所示实施例表明，本发明方法制得的用于氨气气体检测的气敏传感器的主体结构的构成包括催化敏感薄膜层1、铂金电极2、高纯氧化铝陶瓷片3，其中由铂金测量电极2与高纯氧化铝陶瓷片3构成高纯氧化铝陶瓷基片衬底。
图6显示本发明中的印刷有适用于催化燃烧式传感器加热电极的回形图案。
实施例1
用于氨气气体检测的1wt％Pt-HZSM5气敏传感器的制作方法。
第一步，高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极的制备：
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，然后将该加入松油醇的铂金浆料涂于印刷有适用于催化燃烧式传感器加热电极的回形图案的网板上形成回形铂金电极图案，再用丝网印刷机将该网板上的回形铂金电极图案印刷于高纯氧化铝陶瓷基片上，然后将该印刷好的回形铂金电极图案的高纯氧化铝陶瓷基片置于干燥箱中于120℃干燥2小时，最后将干燥好的印刷有回形铂金电极图案的高纯氧化铝陶瓷基片置于马弗炉中900℃烧结10分钟，由此制得高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极，供下面步骤中使用；
第二步，适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料的制备：
以HZSM5分子筛为载体的催化敏感材料1wt％Pt-HZSM5粉末的制备：
按重量比为Pt∶HZSM5＝1∶100称取0.0847g铂金属盐Pt·(NH3)2·(NO2)2粉末和1gHZSM5粉末，按HZSM5粉末和水的重量比为1:50加入50mL的去离子水，将所称取的铂金属盐Pt·(NH3)2·(NO2)2粉末和所称取的HZSM5粉末与加入的所需量的去离子水一同混合，在常温下使用磁力搅拌机搅拌4小时，转速为450转/分钟，将搅拌后的悬浮液在干燥箱中于80℃干燥至成为粉末，再将干燥后的粉末置于马弗炉中于500℃烧结2小时，由此制得以HZSM5分子筛为载体的催化敏感材料1wt％Pt-HZSM5粉末为适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料；
第三步，印刷催化敏感薄膜：
称取0.5g上述第二步所制得的适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料，在玛瑙研钵中研磨10分钟成适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料粉末，按适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料粉末与有机粘合剂丙三醇的重量比为5∶1加入有机粘合剂丙三醇0.1g，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粉末材料的均匀浆状体印刷于上述第一步所制得的高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极上，然后于干燥箱中于120℃干燥2小时，再置于马弗炉中于500℃烧结2小时，由此完成在高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极上印刷催化敏感薄膜，制得印刷有催化敏感薄膜的高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极；
第四步，印刷对比白元件薄膜：
称取0.5g Al2O3粉末，在玛瑙研钵中研磨10分钟，按Al2O3粉末与有机粘合剂丙三醇的重量比为5∶1加入有机粘合剂丙三醇0.1g，继续研磨10分钟至成为Al2O3粉末的均匀浆状体，并静置30分钟，采用丝网印刷机将该Al2O3粉末的均匀浆状体印刷于上述第一步所制得的高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极上，然后于干燥箱中于120℃干燥2小时，再置于马弗炉中于500℃烧结2小时，由此完成在高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极上印刷对比白元件薄膜，制得印刷有对比白元件薄膜的高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极；
第五步，组装制得用于氨气气体检测的气敏传感器：
将上述第三步所制得的印刷有催化敏感薄膜的高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极和上述第四步所制得的印刷有对比白元件薄膜的高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极通过铂金导线分别与传感器底座焊接，置于测量电路中，并提供4V直流电压，电路测量端接至电压表，接通4V直流电压老化12小时候，组装制得用于氨气气体检测的气敏传感器。用于氨气气体检测的1wt％Pt-HZSM5气敏传感器
本实施例制得的用于氨气气体检测的气敏传感器性能测试方法见实施例4。
图3显示本实施例制得的催化敏感薄膜的微观SEM结构扫描电镜图，通过扫描电镜图分析可见本实施例制得的1wt％Pt-HZSM5敏感材料微观结构由众多纳米棒组成，晶粒尺寸小且分布均匀，无明显团聚现象，微观结构及性能稳定。
图4显示本发明方法中制得的催化敏感薄膜的微观TEM结构扫描电镜图，根据图4看出，本实施例制得的1wt％Pt-HZSM5纳米颗粒尺寸分布均匀，且平均晶粒的粒径为25纳米，催化敏感薄膜颗粒分散均匀、颗粒完整、粉末无明显团聚现象，微观结构及性能稳定
图5显示本实施例制得的用于氨气气体检测的1wt％Pt-HZSM5气敏传感器对0.01％体积比的氨气气体响应特性曲线。该图的曲线表明，本实施例制作的用于氨气气体检测的气敏传感器对氨气的响应速率快，恢复性好，响应度高，对氨气气体具有很高的灵敏度和很快的响应时间。
表1.1wt％Pt-HZSM5粉末为催化敏感材料在400℃下测试电压为4V对氨气气体的气敏响应性能
从表1中数据可见，由本实施例制得的1wt％Pt-HZSM5气敏传感器对100ppm氨气气体的响应时间较之现有技术CN106365204B的响应时间大大缩短，平均响应时间为0.42min小于半分钟，同时1wt％Pt-HZSM5气敏传感器响应之后的恢复时间较之现有技术CN106365204B也明显缩短，平均恢复时间为3.97min，与专利CN106365204B相比缩短了三分之二。
实施例2
用于氨气气体检测的4wt％Ru-Al2O3气敏传感器的制作方法。
第一步，高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极的制备：
同实施例1；
第二步，适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料的制备：
以Al2O3为载体的催化敏感材料4wt％Ru-Al2O3粉末的制备：
按重量比为Ru∶Al2O3＝4∶100称取0.1053g钌金属盐RuCl3·xH2O粉末和1g Al2O3粉末，并将上述称取的钌金属盐RuCl3·xH2O粉末分成四等份，分别将各等份的钌金属盐RuCl3·xH2O粉末溶解于与所需量氧化铝粉末的饱和吸水量相应的2mL去离子水中，得到四等份钌金属盐RuCl3·xH2O溶液，将得到的每份钌金属盐RuCl3·xH2O溶液又分四次分别加入到上述称取的Al2O3量中的四分之一量的Al2O3粉末中，所得到的每份物品均在常温下搅拌5分钟后置于干燥箱中于80℃干燥3小时，全部都干燥至成为粉末，再将所有干燥后的粉末置于马弗炉中于500℃烧结5小时，将烧结过的粉末在管式炉中于400℃在氢气环境下还原2小时，由此制得以Al2O3为载体的催化敏感材料4wt％Ru-Al2O3粉末为适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料；
第三步，印刷催化敏感薄膜：
称取0.5g上述第二步所制得的适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料，在玛瑙研钵中研磨10分钟成适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料粉末，按适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料粉末与有机粘合剂丙三醇的重量比为5∶1加入有机粘合剂丙三醇0.1g，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粉末材料的均匀浆状体印刷于上述第一步所制得的高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极上，然后于干燥箱中于120℃干燥2小时，再置于马弗炉中于500℃烧结2小时，由此完成在高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极上印刷催化敏感薄膜，制得印刷有催化敏感薄膜的高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极；
第四步，印刷对比白元件薄膜：
同实施例1；
第五步，组装制得用于氨气气体检测的气敏传感器：
将上述第三步所制得的印刷有催化敏感薄膜的高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极和上述第四步所制得的印刷有对比白元件薄膜的高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极通过铂金导线分别与传感器底座焊接，置于测量电路中，并提供4V直流电压，电路测量端接至电压表，接通4V直流电压老化12小时候，组装制得用于氨气气体检测的4wt％Ru-Al2O3气敏传感器。
实施例3
用于氨气气体检测的5wt％Ru-CeO2气敏传感器的制作方法。
第一步，高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极的制备：
同实施例1；
第二步，适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料的制备：
以CeO2为载体的催化敏感材料5wt％Ru-CeO2粉末的制备：
按重量比为5∶100称取1gCeO2粉末和0.1316gRuCl3·xH2O粉末，按金属钌和水的重量比为1:50加入50mL去离子水，将1g CeO2粉末和0.1316g RuCl3·xH2O粉末与50mL去离子水混合，常温下使用磁力搅拌机搅拌4小时，转速为450转/分钟，将搅拌后得到的悬浊液于室温下静置12小时，后置于干燥箱中于80℃干燥24小时至成为粉末，再将干燥后的粉末置于马弗炉中于400℃烧结4小时，最终将烧结过的粉末在管式炉中于500℃在氢气环境中还原3小时，由此制得以CeO2为载体的催化敏感材料5wt％Ru-CeO2粉末为适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料；
第三步，印刷催化敏感薄膜：
称取0.5g上述第二步所制得的适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料，在玛瑙研钵中研磨10分钟成适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料粉末，按适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料粉末与有机粘合剂丙三醇的重量比为5∶1加入有机粘合剂丙三醇0.1g，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粉末材料的均匀浆状体印刷于上述第一步所制得的高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极上，然后于干燥箱中于120℃干燥2小时，再置于马弗炉中于500℃烧结2小时，由此完成在高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极上印刷催化敏感薄膜，制得印刷有催化敏感薄膜的高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极；
第四步，印刷对比白元件薄膜：
同实施例1；
第五步，组装制得用于氨气气体检测的气敏传感器：
将上述第三步所制得的印刷有催化敏感薄膜的高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极和上述第四步所制得的印刷有对比白元件薄膜的高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极通过铂金导线分别与传感器底座焊接，置于测量电路中，并提供4V直流电压，电路测量端接至电压表，接通4V直流电压老化12小时候，组装制得用于氨气气体检测的5wt％Ru-CeO2气敏传感器。
实施例4
由上述实施例1所制得的用于氨气气体检测的1wt％Pt-HZSM5气敏传感器的检测方法如下：
被测试气敏传感器样品：取一个实施例1方法制得的用于氨气气体检测的1wt％Pt-HZSM5气敏传感器样品；
测试方法：采用动态配气法进行，用气体流量计控制氨气气体的流量与标准合成空气混合，配置成100ppm浓度的氨气气体流速为100mL/min；
测试条件：在温度为350℃环境相对湿度小于3％的环境中运行。
测试结果：具体氨气气体检测得到的气敏响应数据结果见表1。
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 (1)

1.用于氨气气体检测的气敏传感器的制作方法，其特征在于：是一种利用催化燃烧原理制作用于氨气气体检测的催化式气敏传感器的方法，具体步骤如下：
第一步，高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极的制备：
称取所需用量铂金浆料，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，然后将该加入松油醇的铂金浆料涂于印刷有适用于催化燃烧式传感器加热电极的回形图案的网板上形成回形铂金电极图案，再用丝网印刷机将该网板上的回形铂金电极图案印刷于高纯氧化铝陶瓷基片上，然后将该印刷好的回形铂金电极图案的高纯氧化铝陶瓷基片置于干燥箱中于120℃干燥2小时，最后将干燥好的印刷有回形铂金电极图案的高纯氧化铝陶瓷基片置于马弗炉中900℃烧结10分钟，由此制得高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极，供下面步骤中使用；
第二步，适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料的制备：
选用以下三种制备方法中的任意一种：
Ⅰ.以HZSM5分子筛为载体的催化敏感材料1wt％Pt-HZSM5粉末的制备：
按重量比为Pt∶HZSM5＝1∶100称取所需量铂金属盐Pt·(NH3)2·(NO2)2粉末和所需量HZSM5粉末，按HZSM5粉末和水的重量比为1:50加入相应所需量的去离子水，将所称取的铂金属盐Pt·(NH3)2·(NO2)2粉末和所称取的HZSM5粉末与加入的所需量的去离子水一同混合，在常温下使用磁力搅拌机搅拌4小时，转速为450转/分钟，将搅拌后的悬浮液在干燥箱中于80℃干燥至成为粉末，再将干燥后的粉末置于马弗炉中于500℃烧结2小时，由此制得以HZSM5分子筛为载体的催化敏感材料1wt％Pt-HZSM5粉末为适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料；
Ⅱ.以Al2O3为载体的催化敏感材料4wt％Ru-Al2O3粉末的制备：
按重量比为Ru∶Al2O3＝4∶100称取所需量钌金属盐RuCl3·xH2O粉末和所需量Al2O3粉末，并将上述称取的钌金属盐RuCl3·xH2O粉末分成四等份，分别将各等份的钌金属盐RuCl3·xH2O粉末溶解于与所需量氧化铝粉末的饱和吸水量相应的去离子水中，得到四等份钌金属盐RuCl3·xH2O溶液，将得到的每份钌金属盐RuCl3·xH2O溶液又分四次分别加入到上述称取的Al2O3量中的四分之一量的Al2O3粉末中，所得到的每份物品均在常温下搅拌5分钟后置于干燥箱中于80℃干燥3小时，全部都干燥至成为粉末，再将所有干燥后的粉末置于马弗炉中于500℃烧结5小时，将烧结过的粉末在管式炉中于400℃在氢气环境下还原2小时，由此制得以Al2O3为载体的催化敏感材料4wt％Ru-Al2O3粉末为适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料；
Ⅲ.以CeO2为载体的催化敏感材料5wt％Ru-CeO2粉末的制备：
按重量比为5∶100称取所需量的CeO2粉末和所需量的钌金属盐RuCl3·xH2O粉末，按金属钌和水的重量比为1:50加入相应所需量的去离子水，将所称取的CeO2粉末和所称取的钌金属盐RuCl3·xH2O粉末与加入的所需量的去离子水混合，常温下使用磁力搅拌机搅拌4小时，转速为450转/分钟，将搅拌后得到的悬浊液于室温下静置12小时，后置于干燥箱中于80℃干燥24小时至成为粉末，再将干燥后的粉末置于马弗炉中于400℃烧结4小时，最终将烧结过的粉末在管式炉中于500℃在氢气环境中还原3小时，由此制得以CeO2为载体的催化敏感材料5wt％Ru-CeO2粉末为适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料；
第三步，印刷催化敏感薄膜：
按所需量取上述第二步所制得的适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料，在玛瑙研钵中研磨10分钟成适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料粉末，按适用于氨气催化燃烧式气敏传感器的催化敏感材料粉末与有机粘合剂丙三醇的重量比为5∶1加入有机粘合剂丙三醇，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粉末材料的均匀浆状体印刷于上述第一步所制得的高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极上，然后于干燥箱中于120℃干燥2小时，再置于马弗炉中于500℃烧结2小时，由此完成在高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极上印刷催化敏感薄膜，制得印刷有催化敏感薄膜的高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极；
第四步，印刷对比白元件薄膜：
按所需量取Al2O3粉末，在玛瑙研钵中研磨10分钟，按Al2O3粉末与有机粘合剂丙三醇的重量比为5∶1加入有机粘合剂丙三醇，继续研磨10分钟至成为Al2O3粉末的均匀浆状体，并静置30分钟，采用丝网印刷机将该Al2O3粉末的均匀浆状体印刷于上述第一步所制得的高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极上，然后于干燥箱中于120℃干燥2小时，再置于马弗炉中于500℃烧结2小时，由此完成在高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极上印刷对比白元件薄膜，制得印刷有对比白元件薄膜的高纯氧化铝陶瓷基片衬底的铂金电极；
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