RU2528032C2 - Способ изготовления чувствительного элемента датчиков газов с углеродными нанотрубками - Google Patents
Способ изготовления чувствительного элемента датчиков газов с углеродными нанотрубками Download PDFInfo
- Publication number
- RU2528032C2 RU2528032C2 RU2012139999/28A RU2012139999A RU2528032C2 RU 2528032 C2 RU2528032 C2 RU 2528032C2 RU 2012139999/28 A RU2012139999/28 A RU 2012139999/28A RU 2012139999 A RU2012139999 A RU 2012139999A RU 2528032 C2 RU2528032 C2 RU 2528032C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon nanotubes
- sensitive element
- minutes
- temperature
- gas
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к газовому анализу и может быть использовано для контроля токсичных и взрывоопасных газов и в тех областях науки и техники, где необходим анализ газовых сред. Полупроводниковый чувствительный элемент согласно изобретению представляет собой изолирующую подложку с предварительно нанесенными контактами, на которой нанесением пленкообразующего водно-спиртового раствора SnCl2 с углеродными нанотрубками формируют слой нанокомпозита диоксид олова. Изготовленный таким образом чувствительный элемент подвергают сушке в течение 10 минут при температуре 150°С с последующим стабилизирующим отжигом на воздухе в течение 30 минут при температуре не ниже 370°С для формирования нанокристаллической структуры. Изобретение направлено на повышение величины газовой чувствительности и селективности сенсорного элемента. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области изготовления газовых сенсоров и может быть использовано в тех областях науки и техники, где необходим анализ газовых сред.
Известен способ формирования чувствительных элементов сенсора из смеси фоточувствительной композиции в растворителе с частицами наполнителя. В качестве наполнителя используют моно- или полидисперсные порошки фуллеренов, сажи, графита, нанотрубок, наночастицы оксидов олова [1].
Согласно способу, описанному в [1], чувствительный элемент может быть изготовлен методом центрифугирования смеси раствора фоточувствительной композиции с частицами наполнителя с последующей термообработкой при температуре, не выше температуры деструкции полимерной матрицы. Чувствительный элемент представляет диэлектрическую полимерную матрицу, содержащую включения в виде порошков фуллеренов, сажи, графита, нанотрубок, наночастицы оксидов олова.
К недостаткам этого способа относится использование в качестве полимерной матрицы фоточувствительной композиции, что ограничивает диапазоны термических обработок чувствительного элемента.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ изготовления нанокомпозита на основе SnO2 и многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ) для чувствительного элемента газовых датчиков, заключающийся в механическом перемешивании многостенных углеродных нанотрубок и наноразмерного порошка SnO2 с последующей термообработкой при температуре 550°С [2]. Использование механической смеси многостенных углеродных нанотрубок и порошка SnO2 повышает чувствительность композита в несколько раз по сравнению с чистым порошком SnO2.
Ему, однако, присущ и ряд существенных недостатков: для изготовления композиционного материала необходим мелкодисперсный порошок высокочистого диоксида олова, имеющий высокую стоимость; необходима высокотемпературная обработка композита, требующая дополнительных затрат энергии и специального оборудования. Механическое перемешивание порошка SnO2 и многостенных углеродных нанотрубок обеспечивает только внешний контакт составных частей композита.
Изобретение направлено на повышение величины чувствительности и селективности сенсорного элемента.
Это достигается тем, что слой диоксида олова с многостенными углеродными нанотрубоками изготавливают нанесением пленкообразующего водно-спиртового раствора хлорида олова SnCl2 с нанотрубками, после чего нанесенный на изолирующую подложку чувствительный элемент подвергают сушке в течение 10 минут при температуре не менее 150°С с последующим стабилизирующим отжигом на воздухе в течение 30 минут при температуре не ниже 370°С. Кроме того, количество многостенных углеродных нанотрубок по отношению к диоксиду олова составляет 0,4-7 % вес.
Пример осуществления способа: раствор наносился на холодную изолирующую подложку, затем в течение 10 минут подсушивался при температуре 150°С, после чего в течение 30 минут отжигался при температуре не ниже 370°С для формирования нанокристаллической структуры SnOx: МУНТ, в которой углеродные трубки могут находиться не только с внешней стороны кристаллов SnOx, но и в их объеме.
Газовая чувствительность определялась как
где RB - сопротивление пленки на воздухе;
Rг - сопротивление пленки в парах исследуемого вещества.
Известно, что пленки SnО2 без добавления МУНТ определяют наличие этанола, ацетона, пропанола в воздухе при температуре 260-350°С, и величина газовой чувствительности составляет 1,4-1,7. Для пленок нанокомпозитов SnOx: МУНТ, с содержанием МУНТ 1,72% вес. пленка начинает чувствовать присутствие паров указанных веществ в воздухе при температуре 200-380°С, и величина газовой чувствительности составляет 8-17.
На рис.1, а приведены температурные зависимости газовой чувствительности пленок SnO2 к парам различных веществ с концентрацией 2000 ppm в воздухе, а на рис.1, б температурная зависимость газовой чувствительности пленок SnO2: МУНТ (1,72% вес.) к парам различных веществ с концентрацией 2000 ppm в воздухе.
Технические преимущества заявленного способа изготовления полупроводникового чувствительного элемента состоят, в сравнении с прототипом, в повышении чувствительности сенсорного слоя к газам восстановителям в несколько раз, в простоте изготовления и нанесения сенсорного слоя на конструкцию датчика, в отсутствии органических добавок в составе сенсорного слоя, что позволяет расширить диапазон работы датчика до температуры 700°С. Кроме того, использование МУНТ повышает радиационную стойкость сенсорных элементов.
Источники информации
1. Патент РФ №2336548, G03F 7/16, опубл. 20.10.08.
2. Hieu N.V., Thuy L.Т.В., and Chien N.D. Highly sensitive thin film NH3 gas sensor operating at room temperature based on SnO2/MWCNTs composite // Sensors and Actuators B: Chemical. - 2008 - V. 129 - P. 888-895 (прототип).
Claims (2)
1. Способ изготовления чувствительного элемента датчика газов, заключающийся в изготовлении нанокомпозита на основе диоксида олова SnO2 и многостенных углеродных нанотрубок путем синтеза на изолирующую подложку слоя диоксида олова с многостенными углеродными нанотрубками, отличающийся тем, что слой диоксида олова с многостенными углеродными нанотрубками изготавливают нанесением пленкообразующего водно-спиртового раствора хлорида олова SnCl2 с нанотрубками, после чего нанесенный на изолирующую подложку чувствительный элемент подвергают сушке в течение 10 минут при температуре 150°С с последующим стабилизирующим отжигом на воздухе в течение 30 минут при температуре не ниже 370°С.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество многостенных углеродных нанотрубок по отношению к диоксиду олова составляет 0,4-7% вес.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012139999/28A RU2528032C2 (ru) | 2012-09-18 | 2012-09-18 | Способ изготовления чувствительного элемента датчиков газов с углеродными нанотрубками |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012139999/28A RU2528032C2 (ru) | 2012-09-18 | 2012-09-18 | Способ изготовления чувствительного элемента датчиков газов с углеродными нанотрубками |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012139999A RU2012139999A (ru) | 2014-03-27 |
RU2528032C2 true RU2528032C2 (ru) | 2014-09-10 |
Family
ID=50342720
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012139999/28A RU2528032C2 (ru) | 2012-09-18 | 2012-09-18 | Способ изготовления чувствительного элемента датчиков газов с углеродными нанотрубками |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2528032C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2664525C1 (ru) * | 2017-05-23 | 2018-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Омский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ОНЦ СО РАН) | Способ получения нанокомпозита |
RU2671361C1 (ru) * | 2018-03-30 | 2018-10-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Омский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ОНЦ СО РАН) | Способ получения пленок пористого кристаллического диоксида олова |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU873092A1 (ru) * | 1978-07-19 | 1981-10-15 | За витель А. Г. Бондарейко | Способ изготовлени чувствительного элемента дл анализа газов |
SU1797028A1 (ru) * | 1991-01-30 | 1993-02-23 | Kh Vni Pk I Problemam Osvoeniy | Способ изготовления газового датчика |
RU2006845C1 (ru) * | 1991-06-26 | 1994-01-30 | Алексей Вячеславович Махин | Способ изготовления чувствительного элемента газовых датчиков |
WO2008153593A1 (en) * | 2006-11-10 | 2008-12-18 | Bourns Inc. | Nanomaterial-based gas sensors |
CN101824603A (zh) * | 2010-06-02 | 2010-09-08 | 福州大学 | 一种复合薄膜气敏传感器的制作方法 |
-
2012
- 2012-09-18 RU RU2012139999/28A patent/RU2528032C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU873092A1 (ru) * | 1978-07-19 | 1981-10-15 | За витель А. Г. Бондарейко | Способ изготовлени чувствительного элемента дл анализа газов |
SU1797028A1 (ru) * | 1991-01-30 | 1993-02-23 | Kh Vni Pk I Problemam Osvoeniy | Способ изготовления газового датчика |
RU2006845C1 (ru) * | 1991-06-26 | 1994-01-30 | Алексей Вячеславович Махин | Способ изготовления чувствительного элемента газовых датчиков |
WO2008153593A1 (en) * | 2006-11-10 | 2008-12-18 | Bourns Inc. | Nanomaterial-based gas sensors |
CN101824603A (zh) * | 2010-06-02 | 2010-09-08 | 福州大学 | 一种复合薄膜气敏传感器的制作方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
RU2379671C1, И ДР, 20.01.2010. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2664525C1 (ru) * | 2017-05-23 | 2018-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Омский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ОНЦ СО РАН) | Способ получения нанокомпозита |
RU2671361C1 (ru) * | 2018-03-30 | 2018-10-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Омский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ОНЦ СО РАН) | Способ получения пленок пористого кристаллического диоксида олова |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012139999A (ru) | 2014-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sinha et al. | Material dependent and temperature driven adsorption switching (p-to n-type) using CNT/ZnO composite-based chemiresistive methanol gas sensor | |
Li et al. | CuO particles and plates: synthesis and gas-sensor application | |
Rai et al. | Synthesis of flower-like ZnO microstructures for gas sensor applications | |
Su et al. | Fabrication of a room-temperature H2S gas sensor based on PPy/WO3 nanocomposite films by in-situ photopolymerization | |
Abu-Hani et al. | Design, fabrication, and characterization of portable gas sensors based on spinel ferrite nanoparticles embedded in organic membranes | |
Akhter et al. | Graphene oxide (GO) coated impedimetric gas sensor for selective detection of carbon dioxide (CO 2) with temperature and humidity compensation | |
Park et al. | Wearable humidity sensors based on bar-printed poly (ionic liquid) for real-time humidity monitoring systems | |
Mérian et al. | Ultra sensitive ammonia sensors based on microwave synthesized nanofibrillar polyanilines | |
Leonardi et al. | A highly sensitive room temperature humidity sensor based on 2D-WS2 nanosheets | |
Chen et al. | The assessment for sensitivity of a NO2 gas sensor with ZnGa2O4/ZnO core-shell nanowires—a novel approach | |
Yang et al. | Gas sensing of tellurium-modified silicon nanowires to ammonia and propylamine | |
Hoppe et al. | ZnAl2O4‐Functionalized Zinc Oxide Microstructures for Highly Selective Hydrogen Gas Sensing Applications | |
Procek et al. | Impact of temperature and UV irradiation on dynamics of NO2 sensors based on ZnO nanostructures | |
Jayachandiran et al. | A facile synthesis of hybrid nanocomposites of reduced graphene oxide/ZnO and its surface modification characteristics for ozone sensing | |
CN103293193A (zh) | 一种基于二氧化钛/石墨烯的二氧化氮传感器及制备方法 | |
Yan et al. | Enhanced sensing properties of CuO nanosheets for volatile organic compounds detection | |
Ionete et al. | A room temperature gas sensor based on sulfonated SWCNTs for the detection of NO and NO2 | |
Tian et al. | Trace level detection of hydrogen gas using birnessite-type manganese oxide | |
Zhao et al. | An enhanced triethylamine response by incorporating mesoporous CuO into nanosheet-assembled Co3O4 microtubes | |
Jeon et al. | Wearable nitrogen oxide gas sensors based on hydrophobic polymerized ionogels for the detection of biomarkers in exhaled breath | |
Hung et al. | Poly (4-styrenesulfonic acid) doped polypyrrole/tungsten oxide/reduced graphene oxide nanocomposite films based surface acoustic wave sensors for NO sensing behavior | |
Juang et al. | Dispersed and spherically assembled porous NiO nanosheets for low concentration ammonia gas sensing applications | |
RU2528032C2 (ru) | Способ изготовления чувствительного элемента датчиков газов с углеродными нанотрубками | |
Li et al. | Cu-doped flower-like SnO2 architecture toward promoting SO2 detection: Fast equilibrium and low trace monitoring | |
Shin et al. | Optimization of post-deposition annealing temperature for improved signal-to-noise ratio in In2O3 gas sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150919 |