專利名稱：常溫一氧化碳氣體敏感元件的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于在常溫下測定一氧化碳氣體的敏感元件的制備技術(shù)。
為了避免一氧化碳氣體對人體的毒害作用，進行燃燒過程控制和火災(zāi)預(yù)警的需要，利用金屬氧化物半導(dǎo)體材料在一氧化碳氣氛中的電導(dǎo)變化，實現(xiàn)一氧化碳氣體的低濃度檢測，一直是氣體傳感器研究中的熱門課題。目前可用于一氧化碳氣體檢測的半導(dǎo)體氣敏元件為加熱元件。日本費加羅公司生產(chǎn)的TGS203型氣敏元件是采用高低溫循環(huán)加熱方式，低溫80℃檢測，高溫300℃脫附。其元件主材料為SnO2，添加劑有0.4Wt%Pd和50Wt%x-AL2O3N·Murakami，K·Takahata and T·SeiYama.Proc.4th Int·conf·Solid-state sewsors and Actuators，Tokyo.Japan，June 2-5，1989，618-621)。
本發(fā)明的目的是提供一種利用SnOX多晶粉末為主體材料并通過適當(dāng)摻雜制備常溫CO氣體敏感元件的方法。
本發(fā)明的以SnOX為主體材料，SnOX中的x值在1.0-1.6之間呈非化學(xué)劑量比，SnOX通過硫酸亞錫熱分解法獲得。
本發(fā)明的添加劑為Al2O3，MgO、Pt粉，鈀粉、In2O3、ThO2，敏感體材料的選擇及配比為按重量比計算，以SnOX為100%，則Al2O3為5～10%，MgO為0.1～0.5%，Pt為0～1.0%，Pd為0～2.0%，In2O3為0～0.8%，Bi2O3為0～1.0%，ThO2為0～1.2%在添加劑中In2O3、Bi2O3主要用于調(diào)整元件在潔凈空氣中的阻值A(chǔ)l2O3用于增大材料的比表面積，MgO用于改進元件對CO氣體的響應(yīng)和恢復(fù)速度。Pt、Pd、ThO2為增敏劑。
由于添加劑的組份，重量比的不同，元件的輸出特性可以有很大不同，元件輸出特性初始值可根據(jù)用戶的不同需要通過組份和添加量的改變進行調(diào)整。
本發(fā)明的制備過程，選擇SnOX作主體材料與適量添加劑充分混合研磨后，制成糊狀漿料將其涂敷在一對金屬電極上，制成直徑為1mm左右的微珠式元件，元件經(jīng)燒結(jié)，老化后便可制成常溫一氧化碳氣體敏感元件，本發(fā)明電極的形狀可以片狀即片對結(jié)構(gòu)，也可以是螺線狀即對插結(jié)構(gòu)，將元件與20Ω～150Ω負載電阻RL串聯(lián)，加以4～7V直流電壓，則通過元件在潔凈空氣中與一定濃度CO氣氛中RL兩端端電壓VL的變化，可實現(xiàn)CO氣體濃度的檢測，元件對一氧化碳氣體的敏感響應(yīng)特性可以呈現(xiàn)為振蕩波形，也可以為非振蕩型式，對CO氣體有較高的敏感響應(yīng)和快的響應(yīng)恢復(fù)。
本發(fā)明可以實現(xiàn)一氧化碳氣體的室溫檢測，元件表面溫度低，本質(zhì)安全，功耗小，應(yīng)用電路簡單，測試電路輸出電信號與CO氣體濃度成正比，可直接用于CO氣體濃度定量檢測。
元件對幾種干擾氣體如甲烷、丁烷、庚烷、乙酸、異丙醇、二氧化碳等氣體在規(guī)定濃度下靈敏度很低，選擇性很好，元件具有較好的耐溫、耐濕性能和長期工作穩(wěn)定性?？捎糜诩彝ゼ肮I(yè)一氧化碳檢測報警。
本發(fā)明提供的實施例如下實施例1將硫酸亞錫置于560℃茂福爐中焙燒8小時，制成SnO1.4按重量比100%SnO1.4，7%Al2O3，0.1%MgO，0.6%Pt稱取以上幾種粉末狀材料，干濕磨后制成糊狀漿料，在鏍線型鉑絲內(nèi)外插絲上涂敷并制成微珠式元件。元件經(jīng)720℃90分鐘空氣中燒結(jié)。
實施例2將硫酸亞錫置于560℃茂福爐中焙燒8小時，制成SnO1.2按重量比100%SnO1.2，5.0%Al2O3，0.2%MgO，1.0%Pt稱取以上幾種粉末狀材料混合研磨后在鈀合金片對電極上制成微珠式元件，再經(jīng)740℃，90分鐘空氣氣氛燒結(jié)。
實施例3將硫酸亞錫置于560℃茂福爐中焙燒8小時，制成SnO1.6，按重量比100%SnO1.6，10%Al2O3，0.15%MgO，0.8%Th2O3稱取以上幾種粉末狀材料，混合研磨后在金片對電極上燒結(jié)，制成微珠式元件。
實施例4將硫酸亞錫置于560℃茂福爐中焙燒8小時制成SnO1.1，按重量比100%SnO1.1，8%Al2O3，0.12%MgO，0.7%Pt，0.2In2O3稱取以上幾種狀材制成微珠式元件。
實施例5將硫酸亞錫置于560℃茂福爐中焙燒8小時，制成SnO1.5按重量比100%SnO1.5，6.5%Al2O3，0.1%MgO，1.2%Pt，0.5%Sb2O3稱取以上幾種材料，制成微珠式元件。
權(quán)利要求
1.一種常溫一氧化碳氣體敏感元件的制備方法是以SnOx為主體材料，以Al2O3，MgO，Pt，Pd，ThO2為添加劑，將原料制成糊狀漿料，涂敷在金屬電極上，制成微珠式元件，再經(jīng)燒結(jié)，老化制成敏感元件，本發(fā)明的特征在于選擇SnOx為主體材料，其中x值在1.0～1.6之間。是非化學(xué)劑量比，這一配比通過硫酸亞錫熱分解法獲得。
全文摘要
本發(fā)明屬于在常溫下測定一氧化碳氣體的敏感元件的制備技術(shù)。本發(fā)明選擇SnO制備的敏感元件可以實現(xiàn)一氧化碳氣體的室溫檢測，并且對甲烷丁烷、庚烷等干擾氣體在規(guī)定濃度下靈敏度低，選擇性好，長期工作穩(wěn)定。
文檔編號H01L49/00GK1084318SQ92110578
公開日1994年3月23日 申請日期1992年9月16日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月16日
發(fā)明者何敬文, 丁金英, 劉斌, 于黎 申請人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所