本申請涉及氣敏材料，特別涉及一種氣敏材料、氣體傳感器、其制備方法和應(yīng)用；所述的應(yīng)用是指所述氣敏材料或氣體傳感器在乙炔氣體的選擇性檢測中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、油浸式變壓器是電網(wǎng)中的重要設(shè)備，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定具有重要意義。c2h2作為變壓器故障診斷中的重要特征氣體，準(zhǔn)確檢測并有效區(qū)分其與其他溶解氣體(h2、ch4、c2h6、c2h4、co、co2)，對于判斷故障是否發(fā)生及故障類型至關(guān)重要。金屬氧化物氣體傳感器具有響應(yīng)時間短，低成本，易于集成等優(yōu)勢，適用于變壓器油中裂解氣體的檢測。然而交叉靈敏性以及靈敏度不夠高的問題也成為了應(yīng)用的桎梏。因此，開發(fā)一種高選擇性、高靈敏度、低檢測下限的金屬氧化物氣體傳感器具有重要意義。

2、sno2作為常用的n型半導(dǎo)體金屬氧化物氣敏材料，由于其普敏特性、生產(chǎn)成本低、穩(wěn)定性高等性質(zhì)，被廣泛用于各類氣體的檢測。但當(dāng)多種氣體共存時，特別是存在多種組成和結(jié)構(gòu)相似的烴類氣體時，sno2表現(xiàn)出交叉敏感性，即目標(biāo)氣體c2h2容易受到其他氣體的干擾，在實際工作中無法被準(zhǔn)確識別。如何對材料進行改性，降低對干擾氣體的交叉響應(yīng)一直是氣體傳感領(lǐng)域的重點和難點。此外，根據(jù)《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》中的規(guī)定，330kv以上的變壓器油中c2h2濃度的注意值為1ppm，220kv以下的變壓器油中c2h2濃度的注意值為5ppm，如何降低氣敏材料的檢測下限的問題也亟待解決。

3、cn?117169292a中公開了一種雙金屬(金屬sm和金屬pd)修飾的半導(dǎo)體材料sno2，但該材料中仍然存在以下缺陷，如檢測下限僅為1ppm、pd作為摻雜元素價格較高、生產(chǎn)工藝復(fù)雜，采用mems結(jié)構(gòu)，對器件制備工藝流程要求較高，且成品率低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對以上問題，本申請?zhí)峁┮韵录夹g(shù)方案：

2、本申請的第一方面，提供一種氣敏材料，其材質(zhì)為雙金屬修飾的半導(dǎo)體材料，其中，所述的雙金屬是指金屬sm和金屬ag，所述半導(dǎo)體材料包括sno2；

3、所述的修飾是指采用凝膠溶膠法制備sm2o3修飾的sno2，記為sm2o3@sno2；然后加入含ag材料混合煅燒，制備ag修飾的sm2o3@sno2，記為ag@sm2o3@sno2。

4、本申請的第二方面，涉及一種氣體傳感器，包括：

5、1)陶瓷管基旁熱式氣體傳感器，其包括兩端有金電極的陶瓷管，每根金電極與兩根pt絲相連接，ni-cr加熱絲，六角底座；

6、2)第一方面所述氣敏材料分布于所述陶瓷管基旁熱式氣體傳感器的陶瓷管之上，且完全覆蓋所述金電極表面；和/或

7、3)ni-cr加熱絲，所述ni-cr加熱絲應(yīng)從陶瓷管中穿過且加熱部分完全被陶瓷管包裹；和/或

8、本申請的第三方面，提供上述任一技術(shù)方案所述的氣體傳感器的制備方法，包括如下步驟：

9、提供上述氣體傳感器中所定義的陶瓷管基旁熱式氣體傳感器；

10、提供上述氣敏材料進行研磨，加入去離子水混合，所得混合物進行研磨，制得氣敏漿料；

11、將所述氣敏漿料涂布于所述陶瓷管基旁熱式氣體傳感器的金電極上，使所述氣敏漿料完全覆蓋所述金電極表面；

12、所述涂覆完成后轉(zhuǎn)移至紅外燈下烘烤。

13、本申請的再一方面，提供上文所述的氣敏材料或氣體傳感器在乙炔氣體的選擇性檢測中的應(yīng)用。

14、本申請的氣敏材料通過用特定的金屬sm和金屬ag，以及合適的修飾方式對半導(dǎo)體材料sno2進行改性，制得雙金屬修飾的半導(dǎo)體材料，以該材料作為氣敏材料的氣體傳感器，其靈敏度、選擇性和檢測下限特性顯著改善，克服了傳統(tǒng)半導(dǎo)體型傳感器選擇性差、靈敏度不夠、檢測下限高的缺陷，成本低，檢測可在室溫下進行，對乙炔氣體有良好的響應(yīng)和選擇性，對其它常見氣體比如乙烯、一氧化碳、甲烷、乙烷、二氧化碳等均無響應(yīng)，可用于變壓器油中溶解氣體的檢測。

技術(shù)特征：

1.一種氣敏材料，其特征在于，其材質(zhì)為雙金屬修飾的半導(dǎo)體材料，其中，所述雙金屬是指金屬sm和金屬ag，所述半導(dǎo)體材料包括sno2；

2.如權(quán)利要求1所述氣敏材料，其特征在于，所述采用凝膠溶膠法制備sm2o3修飾的sno2的步驟包括：

3.如權(quán)利要求2所述氣敏材料，其特征在于，所述采用凝膠溶膠法制備sm2o3修飾的sno2的制備條件包括如下至少一種：

4.如權(quán)利要求1所述氣敏材料，其特征在于，所述加入含ag材料混合煅燒的步驟包括：

5.如權(quán)利要求4所述氣敏材料，其特征在于，所述加入含ag材料混合煅燒的制備條件包括如下至少一種：

6.一種氣體傳感器，其特征在于，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述氣體傳感器，其特征在于，陶瓷管兩端的金電極分別與兩個鉑絲引線連接；將一根ni-cr加熱絲穿過陶瓷管，并將鉑絲和加熱絲焊接在六角底座上。

8.權(quán)利要求6～7任一項所述氣體傳感器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

9.權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，還包括如下步驟：

10.權(quán)利要求1～5任一項所述的氣敏材料或權(quán)利要求6～7任一項所述的氣體傳感器在乙炔氣體的選擇性檢測中的應(yīng)用；

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及氣敏材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種氣敏材料、氣體傳感器、其制備方法和應(yīng)用。該氣敏材料材質(zhì)為雙金屬(金屬Sm和金屬Ag)修飾的半導(dǎo)體材料SnO<subgt;2</subgt;，采用凝膠溶膠法制備Sm<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;修飾的SnO<subgt;2</subgt;；然后加入含Ag材料混合煅燒。該氣體傳感器包括陶瓷管基旁熱式結(jié)構(gòu)，和分布于陶瓷管之上的氣敏材料。本申請的氣敏材料、氣體傳感器、其制備方法具有更高的靈敏度、更低的檢測下限、更低的工作溫度、選擇性良好，可用于乙炔氣體的選擇性檢測。

技術(shù)研發(fā)人員：梅海霞,徐冬冬,邢笑雪,孟柯妤,楊瑞銘,彭景怡
受保護的技術(shù)使用者：長春大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21