CN111239206B - 一种醇类气体传感器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种醇类气体传感器及其制备方法，克服了存在的检测气体单一的问题，传感器包括1号部件、Ni‑Cr线圈与六脚底座；1号部件包括陶瓷管组件；六脚底座包括底座、第1组管脚与第2组管脚；Ni‑Cr线圈横置在底座的正上方，1号部件通过陶瓷管组件套在Ni‑Cr线圈上，第1组管脚装在Ni‑Cr线圈左侧的底座上，第2组管脚装在Ni‑Cr线圈右侧的底座上，第1组管脚与第2组管脚和底座的回转轴线平行,第1组管脚和Ni‑Cr线圈左端、陶瓷管组件的1号Pt丝导线、2号Pt丝导线的一端连接；第2组管脚和Ni‑Cr线圈右端、陶瓷管组件的3号Pt丝导线、4号Pt丝导线的一端连接。还提供了醇类气体传感器的制备方法。

Description

一种醇类气体传感器及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种属于半导体氧化物气体传感器技术领域的传感器，更确切地说，本发明涉及一种醇类气体传感器及其制备方法。
背景技术
迄今为止，人们已经广泛研究了多种氧化物半导体(MOS)敏感材料并应用在气体传感器领域，包括SnO2、ZnO、WO3、In2O3、NiO和CuO等。传感器的响应受到敏感材料的纳米结构和形貌的影响。科学家们已经证明，具有特殊纳米结构的MOS材料具有优越的传感性能，例如一维(1D)纳米棒，二维(2D)纳米片，三维(3D)纳米球或纳米花。目前对敏感材料的研究主要围绕着二元氧化物半导体展开。近来，三元氧化物半导体在气体传感器领域的潜在应用引起了越来越多的关注。而对三元氧化物半导体的研究主要以尖晶石结构或反尖晶石结构为主，对其他类型三元氧化物的研究较少。因此，开发新型三元氧化物半导体材料对设计高性能气体传感器具有重要的科学和实践意义。
工业发展产生的挥发性有机化合物(VOC)对环境和人类健康有害,VOC包括醇类、酮类、苯类等气体；许多研究人员致力于设计检测VOC的气体传感器，例如乙醇气体传感器，丙酮气体传感器，甲醛气体传感器，甲苯气体传感器；然而，这些研究都集中在一种目标气体的检测上,调研发现，几乎没有关于对某类特定气体检测的研究,醇类气体是VOC气体的一种，长时间暴露其中，会对眼睛，鼻子和其他器官造成严重危害；因此，开发醇类气体传感器实现对醇类的快速有效的检测是十分必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的检测气体过于单一的问题，提供了一种对羟基位于分子链末端的直链型醇类气体进行快速检测的醇类气体传感器及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的一种醇类气体传感器包括1号部件、Ni-Cr线圈与六脚底座；
所述的1号部件包括陶瓷管组件与敏感材料；
所述的敏感材料是由0.495g钨酸钠、10mL去离子水、15mL乙醇与0.531g硝酸铟反应形成的化合物；
按照混合、搅拌、反应的工艺制成所要的敏感材料；即：将0.495g钨酸钠加入到10mL去离子水与15mL乙醇的混合溶液中，搅拌10～20min直至其全部溶解，接着加入0.531g硝酸铟，继续搅拌10min；将上述溶液装入到45ml水热釜中，在200℃下反应24h，将得到的沉淀离心、洗涤、干燥后，继续在500℃煅烧2h，制成所要的敏感材料；该敏感材料是一种长轴为800nm，短轴为270nm的海参状纳米敏感材料；敏感材料涂覆在陶瓷管组件中的Al2O3陶瓷管(1-1)外表面上，并完全覆盖外表面上的1号Au电极(1-2)与2号Au电极(1-3)；
所述的六脚底座包括底座、第1组管脚与第2组管脚；
所述的Ni-Cr线圈横置在底座的正上方，1号部件通过陶瓷管组件套装在Ni-Cr线圈上，第1组管脚插装在Ni-Cr线圈左侧的底座上，第2组管脚插装在Ni-Cr线圈右侧的底座上，第1组管脚与第2组管脚和底座的回转轴线相互平行；第1组管脚和Ni-Cr线圈的左端、陶瓷管组件中的1号Pt丝导线、2号Pt丝导线的一端连接；第2组管脚和Ni-Cr线圈的右端、陶瓷管组件中的3号Pt丝导线、4号Pt丝导线的一端连接。
技术方案中的所述的陶瓷管组件还包括Al2O3陶瓷管、1号Au电极与2号Au电极；
所述的Al2O3陶瓷管的内径尺寸为0.6～0.8mm，大于等于Ni-Cr线圈的外径，Al2O3陶瓷管的外径尺寸为1.1～1.5mm，Al2O3陶瓷管的长度为4～5mm；
所述的1号Au电极与2号Au电极为结构相同的环状结构件，覆盖在Al2O3陶瓷管表面的中间处，1号Au电极与2号Au电极的间距为0.5～0.6mm，1号Au电极或2号Au电极的宽度为0.4～0.5mm；
所述的1号Pt丝导线、2号Pt丝导线、3号Pt丝导线与4号Pt丝导线的直径皆为50～60μm，长度为4～6mm；1号Pt丝导线、2号Pt丝导线的另一端和1号Au电极对称地连接，3号Pt丝导线、4号Pt丝导线的另一端和2号Au电极对称地连接。
技术方案中的所述的第1组管脚和Ni-Cr线圈的左端、陶瓷管组件中的1号Pt丝导线、2号Pt丝导线的一端连接；第2组管脚和Ni-Cr线圈的右端、陶瓷管组件中的3号Pt丝导线、4号Pt丝导线的一端连接是指：
所述的第1组管脚包括1号管脚、2号管脚与3号管脚；
所述的第2组管脚包括4号管脚、5号管脚与6号管脚；
1号管脚的顶端与1号Pt丝导线的一端连接，2号管脚的顶端与Ni-Cr线圈的左端连接，3号管脚的顶端与2号Pt丝导线的一端连接；
4号管脚的顶端与3号Pt丝导线的一端连接，5号管脚的顶端与Ni-Cr线圈的右端连接，6号管脚的顶端与4号Pt丝导线的一端连接。
技术方案中的所述的第1组管脚包括1号管脚、2号管脚与3号管脚；
所述的第2组管脚包括4号管脚、5号管脚与6号管脚；
1号管脚、2号管脚、3号管脚、4号管脚、5号管脚与6号管脚结构相同，长度皆为1.8～1.9cm，直径皆为0.05～0.06cm，采用表面镀镍的铜材质，第1组管脚的1号管脚、2号管脚、3号管脚呈“品”字形分布，2号管脚居中，1号管脚与3号管脚距离2号管脚的中心距离为0.3～0.4cm；
第2组管脚的4号管脚、5号管脚、6号管脚呈“品”字形分布，5号管脚居中，4号管脚与6号管脚距离5号管脚的中心距离为0.3～0.4cm。
技术方案中的所述的第1组管脚与第2组管脚对称地分布在距底座中心0.5cm的左右两侧，第1组管脚与第2组管脚分别贯穿在底座上并固定在底座上，第1组管脚与第2组管脚露出底座底端面的长度为0.4～0.5cm，第1组管脚与第2组管脚露出底座顶端面的长度为0.8～0.9cm。
技术方案中的所述的底座为实心圆柱形结构件，沿底座的轴向并在其中心的两侧对称地设置有2组通孔,第1组通孔包括用于安装1号管脚、2号管脚与3号管的1号通孔、2号通孔与3号通孔，第2组通孔包括用于安装4号管脚、5号管脚与6号管脚的4号通孔、5号通孔与6号通孔，第1组通孔或第2组通孔呈“品”字形分布，2号通孔与5号通孔居中，1号通孔与3号通孔距离2号通孔的中心距离为0.3～0.4cm，4号通孔与6号通孔距离5号通孔的中心距离为0.3～0.4cm，第1组通孔与第2组通孔的结构相同，第1组通孔与第2组通孔的直径和第1组管脚与第2组管脚的直径相等；底座的直径为1.7～1.8cm，高度为0.45～0.55cm，底座采用的材质为胶木。
所述的一种醇类气体传感器的制备方法包括步骤如下：
1)敏感材料制备
(1)将0.495g钨酸钠加入到10mL去离子水与15mL乙醇的混合溶液中，搅拌10～20min直至其全部溶解，接着加入0.531g硝酸铟，继续搅拌10min；
将上述溶液装入到45ml水热釜中，在200℃下反应24h；
(2)将得到的产物用水和乙醇交替的进行离心洗涤，离心机的工作参数设为10000r/min，10min；
(3)离心洗涤后的产物在80℃下干燥12h；
(4)将干燥产物在500℃下进行煅烧2h,制成敏感材料；
2)敏感材料涂覆
(1)取制得的敏感材料与乙醇按质量比0.4mg:1mg均匀混合形成浆料；
(2)用毛刷蘸取浆料总体积的10分之1，涂覆在Al2O3陶瓷管外表面上，并完全覆盖外表面上的1号Au电极与2号Au电极；
(3)将涂覆好的Al2O3陶瓷管在300℃下烧结2h；
3)醇类气体传感器器件焊接
(1)将1号Pt丝导线、2号Pt丝导线、3号Pt丝导线与4号Pt丝导线的一端依次焊接在六脚底座中的1号管脚、3号管脚、4号管脚与6号管脚的顶端上；
(2)将Ni-Cr线圈插入Al2O3陶瓷管的内部，Ni-Cr线圈的两端从Al2O3陶瓷管的两端伸出，将Ni-Cr线圈两端焊接在六脚底座中的2号管脚、5号管脚上，将醇类气体传感器在300℃空气环境中老化7天，使其性能稳定。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1.本发明所述的一种醇类气体传感器及其制备方法利用简单的一步溶剂热方法就可制备铟、钨、氧元素组成的纳米级别的海参状敏感材料，合成方法简单，成本低廉；
2.本发明所述的一种醇类气体传感器及其制备方法中所述的敏感材料所具有的海参状纳米结构可以提供更多的反应活性位点，利于提高材料的敏感体利用率，从而提高传感器的灵敏特性，该传感器可以对羟基位于分子链末端的直链型醇类气体分子实现快速检测，对200ppm的甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇气体的响应时间仅为2s；因此，基于铟、钨、氧元素组成的海参状纳米材料是设计和制造高性能醇类气体传感器的有效途径；
3.本发明所述的一种醇类气体传感器及其制备方法采用管式传感器件结构，该工艺简单，体积小，适于大批量生产。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1为本发明所述的一种醇类气体传感器结构组成示意图；
图2为本发明所述的一种醇类气体传感器制备方法的流程框图；
图3-a为本发明所述的一种醇类气体传感器制备方法制备敏感材料过程中在200℃下反应1h用扫描电子显微镜观察敏感材料的微观结构示意图；
图3-b为本发明所述的一种醇类气体传感器制备方法制备敏感材料过程中在200℃下反应3h用扫描电子显微镜观察敏感材料的微观结构示意图；
图3-c为本发明所述的一种醇类气体传感器制备方法制备敏感材料过程中在200℃下反应6h用扫描电子显微镜观察敏感材料的微观结构示意图；
图3-d为本发明所述的一种醇类气体传感器制备方法制备敏感材料过程中在200℃下反应24h用扫描电子显微镜观察敏感材料的微观结构示意图；
图4为本发明所述的一种醇类气体传感器的工作温度与对200ppm的甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇气体灵敏度的关系曲线；
图5-a为本发明所述的一种醇类气体传感器在325℃工作温度下在2～200ppm甲醇气体中的电阻变化曲线；
图5-b为本发明所述的一种醇类气体传感器在325℃工作温度下在2～200ppm乙醇气体中的电阻变化曲线；
图5-c为本发明所述的一种醇类气体传感器在325℃工作温度下在2～200ppm正丙醇气体中的电阻变化曲线；
图5-d为本发明所述的一种醇类气体传感器在325℃工作温度下在2～200ppm正丁醇气体中的电阻变化曲线；
图5-e为本发明所述的一种醇类气体传感器在325℃工作温度下在2～200ppm正戊醇气体中的电阻变化曲线；
图5-f为本发明所述的一种醇类气体传感器在325℃工作温度下在2～200ppm正己醇气体中的电阻变化曲线；
图5-g为本发明所述的一种醇类气体传感器在325℃工作温度下分别在2～200ppm甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇气体中的传感器灵敏度曲线；
图6中矩形框1-6为本发明所述的一种醇类气体传感器在325℃下对200ppm甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇灵敏度示意图；矩形框13-19为本发明所述的一种醇类气体传感器在325℃下对200ppm丙酮、甲醛、乙醛、乙酸、异丙醇、乙二醇、苯甲醇气体的灵敏度示意图。
图中：1.1号部件，1-1.Al2O3陶瓷管，1-2.1号Au电极，1-3.2号Au电极，1-4.1号Pt丝导线，1-5.2号Pt丝导线，1-6.3号Pt丝导线，1-7.4号Pt丝导线，2.Ni-Cr线圈，3.六脚底座，3-1.底座，3-2.1号管脚，3-3.2号管脚，3-4.3号管脚，3-5.4号管脚，3-6.5号管脚，3-7.6号管脚。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述：
参阅图1，本发明所述的一种醇类气体传感器包括1号部件1、Ni-Cr线圈2、六脚底座3；
所述的1号部件1包括陶瓷管组件与敏感材料；
所述的陶瓷管组件包括Al2O3陶瓷管1-1、1号Au电极1-2、2号Au电极1-3、1号Pt丝导线1-4、2号Pt丝导线1-5、3号Pt丝导线1-6与4号Pt丝导线1-7；陶瓷管组件购置于郑州炜盛电子科技有限公司。
所述的Al2O3陶瓷管1-1的内径尺寸为0.6～0.8mm，外径尺寸为1.1～1.5mm，长度为4～5mm；
所述的1号Au电极1-2与2号Au电极1-3为结构相同的环状结构件，覆盖在Al2O3陶瓷管1-1表面的中间处，1号Au电极1-2与2号Au电极1-3的间距为0.5～0.6mm，1号Au电极1-2或2号Au电极1-3宽度为0.4～0.5mm。
所述的1号Pt丝导线1-4、2号Pt丝导线1-5、3号Pt丝导线1-6与4号Pt丝导线1-7结构相同，1号Pt丝导线1-4、2号Pt丝导线1-5、3号Pt丝导线1-6与4号Pt丝导线1-7的直径皆为50～60μm，长度为4～6mm；
1号Pt丝导线1-4、2号Pt丝导线1-5的一端和1号Au电极1-2对称地连接，3号Pt丝导线1-6、4号Pt丝导线1-7的一端和2号Au电极1-3对称地连接；
所述的敏感材料是由0.495g钨酸钠、10mL去离子水、15mL乙醇与0.531g硝酸铟反应形成的化合物；
按照混合、搅拌、反应的工艺制成所要的敏感材料；即：将0.495g钨酸钠加入到10mL去离子水与15mL乙醇的混合溶液中，搅拌10～20min直至其全部溶解，接着加入0.531g硝酸铟，继续搅拌10min；将上述溶液装入到45ml水热釜中，在200℃下反应24h,将得到的沉淀离心、洗涤、干燥后，继续在500℃煅烧2h，制成所要的敏感材料；
所述的Ni-Cr线圈2购置于郑州炜盛电子科技有限公司，Ni-Cr线圈2为圆柱形螺旋线圈，Ni-Cr线圈2的电阻值为30～40Ω，匝数为50～60匝，Ni-Cr线圈2的外径小于等于Al2O3陶瓷管1-1的内径，Ni-Cr线圈2的长度大于等于Al2O3陶瓷管1-1的长度，Ni-Cr线圈2通以直流电为醇类气体传感器提供工作温度；
所述的六脚底座3包括底座3-1、第1组管脚与第2组管脚；其中：第1组管脚包括1号管脚3-2、2号管脚3-3、3号管脚3-4，第2组管脚包括4号管脚3-5、5号管脚3-6与6号管脚3-7；1号管脚3-2、2号管脚3-3、3号管脚3-4、4号管脚3-5、5号管脚3-6与6号管脚3-7结构相同。
所述的底座3-1为实心圆柱形结构件，沿底座3-1的轴向并在其中心的两侧对称地设置有2组通孔,第1组通孔包括1号通孔、2号通孔与3号通孔，1号通孔、2号通孔与3号通孔用于安装1号管脚3-2、2号管脚3-3与3号管脚3-4，第2组通孔包括4号通孔、5号通孔与6号通孔，4号通孔、5号通孔与6号通孔用于安装4号管脚3-5、5号管脚3-6、6号管脚3-7，第1组通孔或第2组通孔中的3个通孔皆呈“品”字形分布，2号通孔或5号通孔居中，1号通孔与3号通孔距离2号通孔的中心距离为0.3～0.4cm，4号通孔与6号通孔距离5号通孔的中心距离为0.3～0.4cm，第1组通孔与第2组通孔的结构相同，第1组通孔与第2组通孔的直径和第1组管脚与第2组管脚的直径相等；底座3-1直径为1.7～1.8cm，高度为0.45～0.55cm，底座3-1的材质为胶木；
所述的结构相同的1号管脚3-2、2号管脚3-3、3号管脚3-4、4号管脚3-5、5号管脚3-6与6号管脚3-7的长度为1.8～1.9cm，直径为0.05～0.06cm，采用表面镀镍的铜材质，第1组管脚的1号管脚3-2、2号管脚3-3、3号管脚3-4呈“品”字形分布，2号管脚3-3居中，1号管脚3-2和3号管脚3-4距离2号管脚3-3的中心距离为0.3～0.4cm；
所述的第2组管脚的4号管脚3-5、5号管脚3-6、6号管脚3-7呈“品”字形分布，5号管脚3-6居中，4号管脚3-5和6号管脚3-7距离5号管脚3-6的中心距离为0.3～0.4cm，第1组管脚与第2组管脚对称地分布在距底座3-1中心0.5cm的左右两侧，第1组管脚与第2组管脚分别贯穿在底座3-1上并牢牢固定在底座3-1上，第1组管脚与第2组管脚露出底座3-1底端面的长度为0.4～0.5cm，露出底座3-1顶端面的长度为0.8～0.9cm，六脚底座3起到固定1号部件1和Ni-Cr线圈2的作用；六脚底座3购置于郑州炜盛电子科技有限公司。
陶瓷管组件中的1号Pt丝导线1-4、2号Pt丝导线1-5、3号Pt丝导线1-6与4号Pt丝导线1-7的一端通过焊接的方式和六脚底座3中的1号管脚3-2、3号管脚3-4、4号管脚3-5、6号管脚3-7的顶端相连接，Ni-Cr线圈2插入Al2O3陶瓷管1-1内部，Ni-Cr线圈2两端从Al2O3陶瓷管1-1的两端伸出，Ni-Cr线圈左、右端采用焊接的方式和六脚底座3中的2号管脚3-3、5号管脚3-6的顶端相连接,Al2O3陶瓷管1-1及套装在其内部的Ni-Cr线圈2与底座3-1无接触；敏感材料涂覆在Al2O3陶瓷管1-1表面，将2个结构相同的Au电极1-2和Au电极1-3覆盖，1号Au电极1-2与2号Au电极1-3的作用是传输敏感材料的电阻变化的信号。
所述的Ni-Cr线圈横置在底座的正上方，1号部件通过陶瓷管组件套装在Ni-Cr线圈上，第1组管脚插装在Ni-Cr线圈左侧的底座上，第2组管脚插装在Ni-Cr线圈右侧的底座上，第1组管脚与第2组管脚和底座的回转轴线相互平行；第1组管脚和Ni-Cr线圈的左端、陶瓷管组件中的1号Pt丝导线、2号Pt丝导线的一端连接；第2组管脚和Ni-Cr线圈的右端、陶瓷管组件中的3号Pt丝导线、4号Pt丝导线的一端连接。
本发明所述的一种醇类气体传感器的工作原理：
当醇类气体传感器置于空气中时，空气中的氧气分子将会从敏感材料夺取电子并以O2 -，O-或O2-的方式存在，材料表面形成耗尽层；通过2号管脚3-3与5号管脚3-6对Ni-Cr线圈2通以直流电，为醇类气体传感器提供工作温度，当醇类气体传感器在一定合适温度下接触醇类气体时，醇类气体分子将与吸附在敏感材料表面的吸附氧反应，将电子重新释放到敏感材料中，耗尽层变窄，敏感材料电阻降低，并以电信号的形式输出到万用表上，万用表为验证醇类气体传感器性能的辅助设备；通过这种电阻信号的变化可以检测到醇类气体的存在，对醇类气体进行有效识别。
在这里我们定义醇类气体传感器的灵敏度S＝Ra/Rg，
其中：Ra为醇类气体传感器在空气中的电阻值，Rg为醇类气体传感器接触醇类后的电阻值；
定义响应时间为醇类气体传感器的电阻值由Ra变为Rg的过程中所需要的总时间的90％；
参阅图2，一种醇类气体传感器制作方法包括：1.敏感材料制备，2.敏感材料涂覆，3.醇类气体传感器器件的焊接。
1.敏感材料制备
1)将0.495g钨酸钠加入到10mL去离子水与15mL乙醇的混合溶液中，搅拌10～20min直至其全部溶解，接着加入0.531g硝酸铟，继续搅拌10min；将上述溶液装入到45ml水热釜中，在200℃下反应24h；
用扫描电子显微镜观察不同溶剂热反应时间下敏感材料的微观结构：
参阅图3-a，当反应时间仅为1h时，沉淀物为直径30-40nm的团聚纳米颗粒；
参阅图3-b，随着反应时间增加到3h，一些纳米椭球体开始出现；
参阅图3-c，反应时间延长至6h形成许多纳米椭圆体，长轴为800nm，短轴为270nm，团聚的纳米颗粒消失了，一些纳米棒垂直地分布在纳米椭球的表面上；
参阅图3-d，随着反应时间延长至24h，纳米椭圆体的尺寸保持不变，但纳米棒的数量和尺寸分别增加，溶剂热反应24h后，初始阶段的纳米颗粒形成为饱满的海参状纳米结构；
2)反应结束后，将得到的产物用水和乙醇交替的进行离心洗涤，离心机的工作参数设为10000r/min，10min；
3)离心洗涤后的产物在80℃下干燥12h；
4)干燥结束后，将干燥产物在500℃下进行煅烧2h,敏感材料成功制备；
2.敏感材料涂覆
1)取制得的敏感材料与乙醇按质量比0.4mg:1mg均匀混合形成浆料；
2)用毛刷蘸取浆料总体积的10分之1，涂覆在Al2O3陶瓷管1-1外表面上，使其完全覆盖外表面的Au电极1-2和Au电极1-3；
3)将涂覆好的Al2O3陶瓷管1-1在300℃下烧结2h；
3.醇类气体传感器器件焊接
1)采用电烙铁将1号Pt丝导线1-4、2号Pt丝导线1-5、3号Pt丝导线1-6、4号Pt丝导线1-7的另一端依次焊接在六脚底座3中的1号管脚3-2、3号管脚3-4、4号管脚3-5、6号管脚3-7的顶端上；
2)将Ni-Cr线圈2插入Al2O3陶瓷管1-1的内部，Ni-Cr线圈2的两端从Al2O3陶瓷管1-1的两端伸出，用电烙铁将Ni-Cr线圈2两端焊接在六脚底座3中的2号管脚3-3、5号管脚3-6上，醇类气体传感器制作完成，将醇类气体传感器在300℃空气环境中老化7天，使性能稳定；
对醇类气体传感器性能进行验证：
测试醇类气体传感器灵敏度与工作温度的关系
参阅图4，指引线1～6分别代表醇类气体传感器对200ppm甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇气体的灵敏度，灵敏度随工作温度的升高而先上升，后下降，醇类气体传感器最佳工作温度为325℃；在最佳工作温度下醇类气体传感器对200ppm甲醇的灵敏度为12左右，对200ppm乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇的灵敏度为22左右，对200ppm正己醇的灵敏度为17左右，说明醇类气体传感器可以对以上6种醇类气体实现检测；
测试醇类气体传感器在325℃工作温度下对气体浓度变化的响应
参阅图5-a，代表醇类气体传感器对2～200ppm甲醇的瞬时电阻变化曲线，与甲醇气体接触后，醇类气体传感器电阻下降，醇类气体传感器对200ppm甲醇的响应时间仅为2s，说明醇类气体传感器可以对甲醇实现快速检测；
参阅图5-b，代表醇类气体传感器对2～200ppm乙醇的瞬时电阻变化曲线，与乙醇气体接触后，醇类气体传感器电阻下降，醇类气体传感器对200ppm乙醇气体的响应时间仅为2s，说明醇类气体传感器可以对乙醇实现快速检测；
参阅图5-c，代表醇类气体传感器对2～200ppm正丙醇气体的瞬时电阻变化曲线，与正丙醇气体接触后，醇类气体传感器电阻下降，醇类气体传感器对200ppm正丙醇气体的响应时间仅为2s，说明醇类气体传感器可以对正丙醇实现快速检测；
参阅图5-d，代表醇类气体传感器对2～200ppm正丁醇气体的瞬时电阻变化曲线，与正丁醇气体接触后，醇类气体传感器电阻下降，醇类气体传感器对200ppm正丁醇气体的响应时间仅为2s，说明醇类气体传感器可以对正丁醇实现快速检测；
参阅图5-e，代表醇类气体传感器对2～200ppm正戊醇气体的瞬时电阻变化曲线，与正戊醇气体接触后，醇类气体传感器电阻下降，醇类气体传感器对200ppm正戊醇气体的响应时间仅为2s，说明醇类气体传感器可以对正戊醇实现快速检测；
参阅图5-f，代表醇类气体传感器对2～200ppm正己醇气体的瞬时电阻变化曲线，与正己醇气体接触后，醇类气体传感器电阻下降，醇类气体传感器对200ppm正己醇气体的响应时间仅为2s，说明醇类气体传感器可以对正己醇实现快速检测；
测试醇类气体传感器灵敏度与气体浓度的关系
参阅图5-g，指引线7～12分别代表醇类气体传感器灵敏度和2～200ppm甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇气体浓度的函数关系,说明醇类气体传感器可以对浓度范围在2～200ppm的醇类气体实现有效检测，气体浓度最低检测限为2ppm；
测试醇类气体传感器对其它常见气体的灵敏度
参阅图6，图中的矩形框1～6分别代表醇类气体传感器对甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇的灵敏度，矩形框13～19分别代表醇类气体传感器对丙酮、甲醛、乙醛、乙酸、异丙醇、乙二醇、苯甲醇气体的灵敏度，从图中可以看出，醇类气体传感器对羟基位于分子链末端的直链型气体分子(如：乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇)的灵敏度明显优于其它常见的有机挥发性气体，可以对具有该特点的醇类气体实现有效、快速的识别。

Claims (7)

1.一种醇类气体传感器,其特征在于，所述的一种醇类气体传感器包括1号部件(1)、Ni-Cr线圈(2)与六脚底座(3)；
所述的1号部件(1)包括陶瓷管组件与敏感材料；
所述的敏感材料是由0.495g钨酸钠、10mL去离子水、15mL乙醇与0.531g硝酸铟反应形成的化合物；
按照混合、搅拌、反应的工艺制成所要的敏感材料；即：将0.495g钨酸钠加入到10mL去离子水与15mL乙醇的混合溶液中，搅拌10～20min直至其全部溶解，接着加入0.531g硝酸铟，继续搅拌10min；将上述溶液装入到45ml水热釜中，在200℃下反应24h，将得到的沉淀离心、洗涤、干燥后，继续在500℃煅烧2h，制成所要的敏感材料；该敏感材料是一种长轴为800nm，短轴为270nm的海参状纳米敏感材料；敏感材料涂覆在陶瓷管组件中的Al2O3陶瓷管(1-1)外表面上，并完全覆盖外表面上的1号Au电极(1-2)与2号Au电极(1-3)；
所述的六脚底座(3)包括底座(3-1)、第1组管脚与第2组管脚；
所述的Ni-Cr线圈(2)横置在底座(3-1)的正上方，1号部件(1)通过陶瓷管组件套装在Ni-Cr线圈(2)上，第1组管脚插装在Ni-Cr线圈(2)左侧的底座(3-1)上，第2组管脚插装在Ni-Cr线圈(2)右侧的底座(3-1)上，第1组管脚与第2组管脚和底座(3-1)的回转轴线相互平行；第1组管脚和Ni-Cr线圈(2)的左端、陶瓷管组件中的1号Pt丝导线(1-4)、2号Pt丝导线(1-5)的一端连接；第2组管脚和Ni-Cr线圈(2)的右端、陶瓷管组件中的3号Pt丝导线(1-6)、4号Pt丝导线(1-7)的一端连接。
2.按照权利要求1所述的一种醇类气体传感器,其特征在于，所述的陶瓷管组件还包括Al2O3陶瓷管(1-1)、1号Au电极(1-2)与2号Au电极(1-3)；
所述的Al2O3陶瓷管(1-1)的内径尺寸为0.6～0.8mm，大于等于Ni-Cr线圈(2)的外径，Al2O3陶瓷管(1-1)的外径尺寸为1.1～1.5mm，Al2O3陶瓷管(1-1)的长度为4～5mm；
所述的1号Au电极(1-2)与2号Au电极(1-3)为结构相同的环状结构件，覆盖在Al2O3陶瓷管(1-1)表面的中间处，1号Au电极(1-2)与2号Au电极(1-3)的间距为0.5～0.6mm，1号Au电极(1-2)或2号Au电极(1-3)宽度为0.4～0.5mm；
所述的1号Pt丝导线(1-4)、2号Pt丝导线(1-5)、3号Pt丝导线(1-6)与4号Pt丝导线(1-7)的直径皆为50～60μm，长度为4～6mm；1号Pt丝导线(1-4)、2号Pt丝导线(1-5)的另一端和1号Au电极(1-2)对称地连接，3号Pt丝导线(1-6)、4号Pt丝导线(1-7)的另一端和2号Au电极(1-3)对称地连接。
3.按照权利要求1所述的一种醇类气体传感器,其特征在于，所述的第1组管脚和Ni-Cr线圈(2)的左端、陶瓷管组件中的1号Pt丝导线(1-4)、2号Pt丝导线(1-5)的一端连接；第2组管脚和Ni-Cr线圈(2)的右端、陶瓷管组件中的3号Pt丝导线(1-6)、4号Pt丝导线(1-7)的一端连接是指：
所述的第1组管脚包括1号管脚(3-2)、2号管脚(3-3)与3号管脚(3-4)；
所述的第2组管脚包括4号管脚(3-5)、5号管脚(3-6)与6号管脚(3-7)；
1号管脚(3-2)的顶端与1号Pt丝导线(1-4)的一端连接，2号管脚(3-3)的顶端与Ni-Cr线圈(2)的左端连接，3号管脚(3-4)的顶端与2号Pt丝导线(1-5)的一端连接；
4号管脚(3-5)的顶端与3号Pt丝导线(1-6)的一端连接，5号管脚(3-6)的顶端与Ni-Cr线圈(2)的右端连接，6号管脚(3-7)的顶端与4号Pt丝导线(1-7)的一端连接。
4.按照权利要求1所述的一种醇类气体传感器,其特征在于，所述的第1组管脚包括1号管脚(3-2)、2号管脚(3-3)与3号管脚(3-4)；
所述的第2组管脚包括4号管脚(3-5)、5号管脚(3-6)与6号管脚(3-7)；
1号管脚(3-2)、2号管脚(3-3)、3号管脚(3-4)、4号管脚(3-5)、5号管脚(3-6)与6号管脚(3-7)结构相同，长度皆为1.8～1.9cm，直径皆为0.05～0.06cm，采用表面镀镍的铜材质，第1组管脚的1号管脚(3-2)、2号管脚(3-3)、3号管脚(3-4)呈“品”字形分布，2号管脚(3-3)居中，1号管脚(3-2)与3号管脚(3-4)距离2号管脚(3-3)的中心距离为0.3～0.4cm；
第2组管脚的4号管脚(3-5)、5号管脚(3-6)、6号管脚(3-7)呈“品”字形分布，5号管脚(3-6)居中，4号管脚(3-5)与6号管脚(3-7)距离5号管脚(3-6)的中心距离为0.3～0.4cm。
5.按照权利要求1所述的一种醇类气体传感器,其特征在于，所述的第1组管脚与第2组管脚对称地分布在距底座(3-1)中心0.5cm的左右两侧，第1组管脚与第2组管脚分别贯穿在底座(3-1)上并固定在底座(3-1)上，第1组管脚与第2组管脚露出底座(3-1)底端面的长度为0.4～0.5cm，第1组管脚与第2组管脚露出底座(3-1)顶端面的长度为0.8～0.9cm。
6.按照权利要求1所述的一种醇类气体传感器,其特征在于，所述的底座(3-1)为实心圆柱形结构件，沿底座(3-1)的轴向并在其中心的两侧对称地设置有2组通孔,第1组通孔包括用于安装1号管脚(3-2)、2号管脚(3-3)与3号管脚(3-4)的1号通孔、2号通孔与3号通孔，第2组通孔包括用于安装4号管脚(3-5)、5号管脚(3-6)与6号管脚(3-7)的4号通孔、5号通孔与6号通孔，第1组通孔或第2组通孔呈“品”字形分布，2号通孔与5号通孔居中，1号通孔与3号通孔距离2号通孔的中心距离为0.3～0.4cm，4号通孔与6号通孔距离5号通孔的中心距离为0.3～0.4cm，第1组通孔与第2组通孔的结构相同，第1组通孔与第2组通孔的直径和第1组管脚与第2组管脚的直径相等；底座(3-1)的直径为1.7～1.8cm，高度为0.45～0.55cm，底座(3-1)采用的材质为胶木。
7.一种醇类气体传感器的制备方法,其特征在于，所述的一种醇类气体传感器的制备方法包括步骤如下：
1)敏感材料制备
(1)将0.495g钨酸钠加入到10mL去离子水与15mL乙醇的混合溶液中，搅拌10～20min直至其全部溶解，接着加入0.531g硝酸铟，继续搅拌10min；
将上述溶液装入到45ml水热釜中，在200℃下反应24h；
(2)将得到的产物用水和乙醇交替的进行离心洗涤，离心机的工作参数设为10000r/min，10min；
(3)离心洗涤后的产物在80℃下干燥12h；
(4)将干燥产物在500℃下进行煅烧2h,制成敏感材料；
2)敏感材料涂覆
(1)取制得的敏感材料与乙醇按质量比0.4mg:1mg均匀混合形成浆料；
(2)用毛刷蘸取浆料总体积的10分之1，涂覆在Al2O3陶瓷管(1-1)外表面上，并完全覆盖外表面上的1号Au电极(1-2)与2号Au电极(1-3)；
(3)将涂覆好的Al2O3陶瓷管(1-1)在300℃下烧结2h；
3)醇类气体传感器器件焊接
(1)将1号Pt丝导线(1-4)、2号Pt丝导线(1-5)、3号Pt丝导线(1-6)与4号Pt丝导线(1-7)的一端依次焊接在六脚底座(3)中的1号管脚(3-2)、3号管脚(3-4)、4号管脚(3-5)与6号管脚(3-7)的顶端上；
(2)将Ni-Cr线圈(2)插入Al2O3陶瓷管(1-1)的内部，Ni-Cr线圈(2)的两端从Al2O3陶瓷管(1-1)的两端伸出，将Ni-Cr线圈(2)两端焊接在六脚底座(3)中的2号管脚(3-3)、5号管脚(3-6)上，将醇类气体传感器在300℃空气环境中老化7天，使其性能稳定。
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