CN108387625A - 一种抗有机硅中毒的双涂层甲烷气体传感器及其制备方法 - Google Patents
一种抗有机硅中毒的双涂层甲烷气体传感器及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108387625A CN108387625A CN201810156850.9A CN201810156850A CN108387625A CN 108387625 A CN108387625 A CN 108387625A CN 201810156850 A CN201810156850 A CN 201810156850A CN 108387625 A CN108387625 A CN 108387625A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- methane gas
- antitoxin
- preparation
- gas sensors
- sno
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
本发明属于半导体氧化物气体传感器与环境监测技术领域，提供一种抗有机硅中毒的双涂层甲烷气体传感器及其制备方法。本发明采用旁热式厚膜气敏元件制备工艺所制作的甲烷气体传感器不仅包含醋酸钯负载的纳米SnO2敏感材料层，还包含敏感材料层表面的Pt掺杂的Al2O3和SiO2混合抗毒催化层。因敏感材料表面的抗毒催化层的存在，传感器在对CH4气体表现出较高的灵敏度及较好的响应‑恢复特性的同时，还具有良好的抗有机硅中毒性能。本发明所采用的材料制备以及气体传感器制备工艺具有工艺简单、原料成本低、制备周期短等优点，可用于工业化、大批量生产。因而所述传感器在环境中甲烷气体含量检测方面有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于半导体氧化物气体传感器与环境监测技术领域，具体涉及一种抗有机硅中毒且具有敏感材料层与表面抗毒催化层的双涂层甲烷气体传感器及其制备方法。
背景技术
甲烷气体在自然界的分布很广，是天然气、沼气、煤矿坑道气及可燃冰的主要成分之一，是一种无色、无味、易燃、易爆气体，当其室内浓度达到一定值时，遇明火很容易发生火灾、爆炸事故。目前，随着天然气的在人们生活中的普及，因天然气泄漏造成的安全事故也越来越多，人们希望对甲烷气体进行监测以减少因其泄露而造成的各种安全隐患。同时，作为煤矿瓦斯气体的主要成分之一，对甲烷气体进行有效的监测能在很大程度上减少因瓦斯爆炸而造成的安全事故。
纳米SnO2气敏材料因其具有的良好的气敏性能、物理化学性能以及较低的生产成本等优点，成为目前使用最普遍的气敏材料之一。虽然纯纳米SnO2气体传感器对甲烷气体有一定的检测效果，但也存在着灵敏度低、选择性和稳定性差等问题。研究发现，对纳米SnO2基体材料进行掺杂是一种提高传感器特性的新途径，其中，贵金属催化剂因其具有操作简单、催化活性高、循环性能好等优点而被添加进各种半导体氧化物基体材料中，以提高基体材料的灵敏度、改善其选择性及稳定性等。金属Pd因对CH4气体具有良好的催化效果而被广泛应用于甲烷气体传感器领域。
然而Pd金催化剂在某些特殊气体气氛中使用时，容易出现催化剂中毒、失活等问题，导致传感器对待测气体的气敏响应特性变差，甚至失去气敏活性，这在一定程度上影响了气体传感器的使用。许多硫化合物、卤素以及有机硅化合物均能使Pd金催化剂中毒，其中以有机硅中毒最为严重，其中毒过程不可逆，导致催化剂永久性中毒失活。目前广泛使用的表面处理剂、润滑剂、胶粘剂中都含有易挥发性的有机硅化合物(六甲基二硅氧烷HDMSO)，此有机硅化合物会与Pd催化剂发生反应生成钯络合物和致密的硅氧化物，导致敏感材料的活性位点减少，传感器永久性中毒。针对这一问题，研究者提出用表面催化层改性的方法来避免因催化剂失活而导致的传感器失效等问题。表面催化层改性指在涂覆敏感材料后的气敏元件表面上做一种抗毒催化层，以分解易中毒气体及干扰气体，从而防止SnO2传感器中毒、或催化剂失活。ISC公司的美国专利US 7,007,542和US 7,041,256所公开的一种可燃性气体传感器是在催化层外放置一层抗毒层，其抗毒层主要由氧化铝、二氧化硅、沸石及向其中掺杂的铁、钴、铜的氧化物或固体酸与固体碱构成。这种抗毒材料在达到吸附和去除有机硅的目的的同时，也表现出过滤效果不佳的问题。因此研究一种能够有效去除有机硅的表抗毒催化材料显得尤为重要。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种抗有机硅中毒的双涂层甲烷气体传感器及其制备方法。所制备的双涂层甲烷气体传感器能够实现对甲烷气体快速、准确的检测，并且能够有效地防止催化剂的有机硅中毒。基于此目的，本发明首先制备了一种Pd(OAc)2负载的SnO2纳米球气敏材料，此材料在对甲烷进行监测的过程中表现出较高的灵敏度及响应速度。同时，本发明还研制了一种抗有机硅中毒的表面催化材料，即Pt掺杂的Al2O3和SiO2混合材料，此材料能有效地防止催化剂的有机硅中毒。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种抗有机硅中毒的双涂层甲烷气体传感器的制备方法，所述双涂层为醋酸钯Pd(OAc)2负载的纳米SnO2微球敏感材料层，以及敏感材料层表面的Pt掺杂的Al2O3和SiO2混合抗毒催化层。具体包括以下步骤：
(1)制备Pd(OAc)2负载的SnO2纳米球
1.1)将每0.5～0.7g的乙二胺四乙酸(EDTA)溶于15～35ml的去离子水中，搅拌使其全部溶解；再向其中加入40～60ml质量百分比浓度为65％～68％的浓硝酸，搅拌使溶液均匀后加入4～6g的锡粒，于60～80℃的水浴温度下，磁力搅拌使其反应40～60分钟后取出，自然冷却至室温后将生成的沉淀用去离子水和乙醇多次离心洗涤，洗涤后得到的前驱体于80～120℃下干燥6～10小时，再在400～600℃下烧结1～3小时，得到SnO2纳米球。所述的SnO2纳米球的粒径为10～20nm。
1.2)将每5～20mg的Pd(OAc)2溶于10ml去离子水和无水乙醇的混合溶液中，向其中加入1g的SnO2纳米球，再用滴管加入3滴正硅酸四乙酯作为粘结剂，均匀搅拌2h后在氮气气氛下，于400～480℃热处理2h，得到Pd(OAc)2负载的纳米SnO2纳米球，该Pd(OAc)2负载的纳米SnO2纳米球为气敏材料。所述的混合溶液中去离子水和无水乙醇的体积比为1:1。其中，正硅酸四乙酯遇水后分解为硅酸溶胶和乙醇。
(2)制备抗毒催化材料
将每1g的Al2O3、5～15mg的金属Pt、10～100mg的SiO2粉末混合均匀后，放置于球磨机中进行球磨，使物料分散均匀，得到Pt掺杂的Al2O3和SiO2混合的抗毒催化材料。
(3)制备双涂层甲烷气体传感器
3.1)将步骤(1)制备得到的Pd(OAc)2负载的SnO2纳米球粉末与去离子水按质量比1～3:1混合后，研磨制成浆料，将浆料均匀涂覆在A12O3陶瓷管上，自然晾干后放入马弗炉中，于400～490℃下热处理2～5h，待其自然冷却。
3.2)将步骤(2)得到的抗毒催化材料与去离子水、酒精按质量比2～4:1:1混合，经研磨制成浆料后均匀涂覆于由步骤1.1)制备的经热处理后的陶瓷管表面，待其自然晾干后，将一条阻值为25～35Ω的镍铬合金线圈穿过陶瓷管内部作为加热电阻，并按旁热式气敏元件制备工艺对其进行焊接；最后将焊接好的元件放置在检测仪器中，在5V的加热电压下进行老化以备测试，即得到抗有机硅中毒的双涂层甲烷气体传感器。
上述制备方法得到的双涂层甲烷气体传感器，包括Al2O3陶瓷管、镍铬合金加热线圈、环形金电极、Pt丝引线、敏感材料层、抗毒催化层。镍铬合金加热线圈位于Al2O3陶瓷管内部，Al2O3陶瓷管上设有一对平行、分立的环形金电极，每个环形金电极上连接的两条Pt丝引线，Al2O3陶瓷管表面涂覆0.1～0.3mm的敏感材料层、敏感材料层表面涂覆0.1～0.3mm的抗毒催化层。所述的Al2O3陶瓷管的长度为4～4.5mm，外径为1.2～1.5mm，内径为0.8～1mm；所述的敏感材料层材料为Pd(OAc)2负载的SnO2纳米球；所述的抗毒催化层材料为Pt掺杂的Al2O3和SiO2混合材料。
本发明制备的一种抗有机硅中毒的双涂层甲烷气体传感器具有以下优点：
(1)本发明结合了溶胶凝胶法和化学沉淀法的优点，采用锡粒-硝酸氧化法制备SnO2纳米球，所制备材料具有较小的粒径(10～20nm)、较大的比表面积(47.52m2·g-1)，且颗粒分散性较好，有利于气体分子的扩散，具有较高的灵敏度及响应速度。
(2)本发明采用贵金属表面沉积掺杂的方法，制备了Pd(OAc)2负载的SnO2纳米球气敏材料。贵金属负载之后空气中的O2分子会优先吸附在贵金属上并活化分解，增加了氧化物表面的吸附氧。另外，还原性气体也会优先吸附在贵金属上并活化，活化后的气体分子与吸附的氧离子发生反应，这在很大程度上提高了传感器的灵敏度及稳定性。
(3)为防止催化剂的有机硅中毒，本发明还采用表面催化层修饰的方法，在敏感材料表面涂覆了抗毒催化层，即Pt掺杂的Al2O3和SiO2混合材料，这在甲烷气体传感器接触有机硅化合物时表现出良好的抗中毒性能。
(4)因抗毒层中掺杂有贵金属Pt，因贵金属所具有的催化作用，在表面涂覆抗毒催化层还能在一定程度上提高甲烷气体传感器的灵敏度以及稳定性。
(5)本发明所采用的材料制备工艺具有工艺简单、原料成本低、制备周期短等优点，可用于工业化、大批量生产。
附图说明
图1为SnO2纳米颗粒的透射电镜(TEM)照片；
图2为抗有机硅中毒的双涂层甲烷气体传感器的结构示意图；
图3为本发明的对比例和实施例3中传感器对不同浓度的CH4气体的气敏响应值；其中，气体传感器的灵敏度S定义为：S＝Ra/Rg，Ra和Rg分别为传感器在空气中和甲烷气体中时两个金电极之间的电阻值；
图4为本发明的实施例3中传感器的响应-恢复特性。
图中：1Al2O3陶瓷管；2镍铬合金加热线圈；3环形金电极；4Pt丝引线；5敏感材料层；6抗毒催化层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明。
双涂层甲烷气体传感器包括Al2O3陶瓷管1、镍铬合金加热线圈2、环形金电极3、Pt丝引线4、敏感材料层5、抗毒催化层6。镍铬合金加热线圈2位于Al2O3陶瓷管1内部，Al2O3陶瓷管1上设有一对平行、分立的环形金电极3，每个环形金电极3上连接的两条Pt丝引线4，Al2O3陶瓷管1表面涂覆0.1～0.3mm的敏感材料层5、敏感材料层5表面涂覆0.1～0.3mm的抗毒催化层6。所述的敏感材料层5材料为Pd(OAc)2负载的SnO2纳米球；所述的抗毒催化层6材料为Pt掺杂的Al2O3和SiO2混合材料。制备方法如下：
对比例1
(1)将0.6g的EDTA溶于30ml的去离子水中，并向其中加入50ml浓硝酸，搅拌使溶液均匀后，向其中加入5g锡粒，于70℃的水浴温度下，磁力搅拌使其反应50分钟后取出，经过滤、洗涤、干燥后，于500℃下烧结2小时，得到SnO2纳米球。
(2)称取10mg的Pd(OAc)2并溶于10ml去离子水和无水乙醇的混合溶液中(去离子水和无水乙醇的体积比为1:1)，向其中加入1gSnO2后，再用滴管加入3滴正硅酸四乙酯作为粘结剂，均匀搅拌2h后在氮气气氛下，于460℃热处理2h得到Pd(OAc)2负载的SnO2纳米球气敏材料。
(3)将Pd(OAc)2负载的SnO2纳米球粉末与去离子水按质量比2:1混合，研磨制成浆料后均匀涂覆在A12O3陶瓷管上，自然晾干后放入马弗炉中，于490℃热处理3h，待其自然冷却后，按旁热式气敏元件制备工艺制作甲烷气体传感器。
实施例1双涂层甲烷气体传感器制备
向1gAl2O3中掺杂10mg的金属Pt，混合后于球磨机中进行球磨使物料分散均匀，得到Pt掺杂的Al2O3抗毒催化材料；将抗毒催化材料与去离子水、酒精按质量比3:1:1混合，经研磨制成浆料后均匀涂覆在对比例1所制备的经热处理后的陶瓷管表面，待其自然晾干后，按旁热式气敏元件制备工艺制作甲烷气体传感器。
实施例2双涂层甲烷气体传感器制备
向1gAl2O3中掺杂10mg的金属Pt以及20mg的SiO2，混合后于球磨机中进行球磨使物料分散均匀，得到Pt掺杂的Al2O3抗毒催化材料；将抗毒催化材料与去离子水、酒精按质量比3:1:1混合，经研磨制成浆料后均匀涂覆在对比例1所制备的经热处理后的陶瓷管表面，待其自然晾干后，按旁热式气敏元件制备工艺制作甲烷气体传感器。
实施例3双涂层甲烷气体传感器制备
向1gAl2O3中掺杂10mg的金属Pt以及50mg的SiO2，混合后于球磨机中进行球磨使物料分散均匀，得到Pt掺杂的Al2O3抗毒催化材料；将抗毒催化材料与去离子水、酒精按质量比3:1:1混合，经研磨制成浆料后均匀涂覆在对比例1所制备的经热处理后的陶瓷管表面，待其自然晾干后，按旁热式气敏元件制备工艺制作甲烷气体传感器。
如图1所示，SnO2纳米颗粒的粒径在10～20nm左右。如图3所示，经20ppm的六甲基二硅氧烷(HDMSO)中毒后，对比例中传感器对甲烷气体的灵敏度明显降低，传感器严重中毒；但涂覆有抗毒催化层的实施例3中传感器经同一浓度的六甲基二硅氧烷中毒后，传感器对甲烷气体的灵敏度略有降低，说明其抗有机硅中毒性能良好。如图4所示，实施例3中传感器的响应及恢复时间较短，说明其响应-恢复特性良好。
实施例4双涂层甲烷气体传感器制备
向1gAl2O3中掺杂5mg的金属Pt以及50mg的SiO2，混合后于球磨机中进行球磨使物料分散均匀，得到Pt掺杂的Al2O3抗毒催化材料；将抗毒催化材料与去离子水、酒精按质量比4:1:1混合，经研磨制成浆料后均匀涂覆在对比例1所制备的经热处理后的陶瓷管表面，待其自然晾干后，按旁热式气敏元件制备工艺制作甲烷气体传感器。
实施例5双涂层甲烷气体传感器制备
向1gAl2O3中掺杂15mg的金属Pt以及50mg的SiO2，混合后于球磨机中进行球磨使物料分散均匀，得到Pt掺杂的Al2O3抗毒催化材料；将抗毒催化材料与去离子水、酒精按质量比3:1:1混合，经研磨制成浆料后均匀涂覆在对比例1所制备的经热处理后的陶瓷管表面，待其自然晾干后，按旁热式气敏元件制备工艺制作甲烷气体传感器。
实施例6双涂层甲烷气体传感器制备
(1)将0.6g的EDTA溶于30ml的去离子水中，并向其中加入50ml浓硝酸，搅拌使溶液均匀后，向其中加入5g锡粒，于70℃的水浴温度下，磁力搅拌使其反应50分钟后取出，经过滤、洗涤、干燥后，于400℃下烧结2小时，得到SnO2纳米球。称取10mg的Pd(OAc)2并溶于10ml去离子水和无水乙醇的混合溶液中(去离子水和无水乙醇的体积比为1:1)，向其中加入1gSnO2后，再用滴管加入3滴正硅酸四乙酯作为粘结剂，均匀搅拌2h后在氮气气氛下，于460℃热处理2h得到Pd(OAc)2负载的SnO2纳米球气敏材料。将Pd(OAc)2负载的SnO2纳米球粉末与去离子水按质量比2:1混合，研磨制成浆料后均匀涂覆在A12O3陶瓷管上，自然晾干后放入马弗炉中，于490℃热处理3h。
(2)向1gAl2O3中掺杂10mg的金属Pt以及50mg的SiO2，混合后于球磨机中进行球磨使物料分散均匀，得到Pt掺杂的Al2O3抗毒催化材料；将抗毒催化材料与去离子水、酒精按质量比3:1:1混合，经研磨制成浆料后均匀涂覆在以上步骤(1)所制备的陶瓷管表面，待其自然晾干后，按旁热式气敏元件制备工艺制作甲烷气体传感器。
实施例7双涂层甲烷气体传感器制备
(1)将0.6g的EDTA溶于30ml的去离子水中，并向其中加入50ml浓硝酸，搅拌使溶液均匀后，向其中加入5g锡粒，于70℃的水浴温度下，磁力搅拌使其反应50分钟后取出，经过滤、洗涤、干燥后，于600℃下烧结2小时，得到SnO2纳米球。称取10mg的Pd(OAc)2并溶于10ml去离子水和无水乙醇的混合溶液中(去离子水和无水乙醇的体积比为1:1)，向其中加入1gSnO2后，再用滴管加入3滴正硅酸四乙酯作为粘结剂，均匀搅拌2h后在氮气气氛下，于460℃热处理2h得到Pd(OAc)2负载的SnO2纳米球气敏材料。将Pd(OAc)2负载的SnO2纳米球粉末与去离子水按质量比2:1混合，研磨制成浆料后均匀涂覆在A12O3陶瓷管上，自然晾干后放入马弗炉中，于490℃热处理3h。
(2)向1gAl2O3中掺杂10mg的金属Pt以及50mg的SiO2，混合后于球磨机中进行球磨使物料分散均匀，得到Pt掺杂的Al2O3抗毒催化材料；将抗毒催化材料与去离子水、酒精按质量比3:1:1混合，经研磨制成浆料后均匀涂覆在以上步骤(1)所制备的陶瓷管表面，待其自然晾干后，按旁热式气敏元件制备工艺制作甲烷气体传感器。
实施例8双涂层甲烷气体传感器制备
(1)将0.6g的EDTA溶于30ml的去离子水中，并向其中加入50ml浓硝酸，搅拌使溶液均匀后，向其中加入5g锡粒，于70℃的水浴温度下，磁力搅拌使其反应50分钟后取出，经过滤、洗涤、干燥后，于500℃下烧结1小时，得到SnO2纳米球。称取10mg的Pd(OAc)2并溶于10ml去离子水和无水乙醇的混合溶液中(去离子水和无水乙醇的体积比为1:1)，向其中加入1gSnO2后，再用滴管加入3滴正硅酸四乙酯作为粘结剂，均匀搅拌2h后在氮气气氛下，于460℃热处理2h得到Pd(OAc)2负载的SnO2纳米球气敏材料。将Pd(OAc)2负载的SnO2纳米球粉末与去离子水按质量比2:1混合，研磨制成浆料后均匀涂覆在A12O3陶瓷管上，自然晾干后放入马弗炉中，于490℃热处理3h。
(2)向1gAl2O3中掺杂10mg的金属Pt以及50mg的SiO2，混合后于球磨机中进行球磨使物料分散均匀，得到Pt掺杂的Al2O3抗毒催化材料；将抗毒催化材料与去离子水、酒精按质量比3:1:1混合，经研磨制成浆料后均匀涂覆在以上步骤(1)所制备的陶瓷管表面，待其自然晾干后，按旁热式气敏元件制备工艺制作甲烷气体传感器。
实施例9双涂层甲烷气体传感器制备
(1)将0.6g的EDTA溶于30ml的去离子水中，并向其中加入50ml浓硝酸，搅拌使溶液均匀后，向其中加入5g锡粒，于70℃的水浴温度下，磁力搅拌使其反应50分钟后取出，经过滤、洗涤、干燥后，于500℃下烧结3小时，得到SnO2纳米球。称取10mg的Pd(OAc)2并溶于10ml去离子水和无水乙醇的混合溶液中(去离子水和无水乙醇的体积比为1:1)，向其中加入1gSnO2后，再用滴管加入3滴正硅酸四乙酯作为粘结剂，均匀搅拌2h后在氮气气氛下，于460℃热处理2h得到Pd(OAc)2负载的SnO2纳米球气敏材料。将Pd(OAc)2负载的SnO2纳米球粉末与去离子水按质量比2:1混合，研磨制成浆料后均匀涂覆在A12O3陶瓷管上，自然晾干后放入马弗炉中，于490℃热处理3h。
(2)向1gAl2O3中掺杂10mg的金属Pt以及50mg的SiO2，混合后于球磨机中进行球磨使物料分散均匀，得到Pt掺杂的Al2O3抗毒催化材料；将抗毒催化材料与去离子水、酒精按质量比3:1:1混合，经研磨制成浆料后均匀涂覆在以上步骤(1)所制备的陶瓷管表面，待其自然晾干后，按旁热式气敏元件制备工艺制作甲烷气体传感器。
Claims (7)
1.一种抗有机硅中毒的双涂层甲烷气体传感器的制备方法，其特征在于，所述的双涂层为Pd(OAc)2负载的纳米SnO2微球敏感材料层，以及敏感材料层表面的Pt掺杂的Al2O3和SiO2混合抗毒催化层；制备方法具体包括以下步骤：
(1)制备Pd(OAc)2负载的SnO2纳米球
1.1)将每0.5～0.7g的乙二胺四乙酸溶于的去离子水中，搅拌使其全部溶解；再向其中加入浓硝酸，搅拌使溶液均匀后加入4～6g的锡粒，于60～80℃的水浴温度下，磁力搅拌使其反应40～60分钟后取出，自然冷却至室温，将生成的沉淀用去离子水和乙醇离心洗涤后得到的前驱体干燥，再在400～600℃下烧结1～3小时，得到SnO2纳米球；所述的SnO2纳米球的粒径为10～20nm；
1.2)将每5～20mg的Pd(OAc)2溶于10ml去离子水和无水乙醇的混合溶液中，向其中加入1g的SnO2纳米球，再用滴加3滴正硅酸四乙酯作为粘结剂，均匀搅拌2h后，在氮气气氛下，于400～480℃热处理2h，得到Pd(OAc)2负载的纳米SnO2纳米球；
(2)制备抗毒催化材料
将每1g的Al2O3、5～15mg的金属Pt、10～100mg的SiO2粉末混合均匀后，放置于球磨机中进行球磨，使物料分散均匀，得到Pt掺杂的Al2O3和SiO2混合的抗毒催化材料；
(3)制备双涂层甲烷气体传感器
3.1)将步骤(1)制备得到的Pd(OAc)2负载的SnO2纳米球粉末与去离子水按质量比1～3:1混合后，研磨制成浆料，将浆料均匀涂覆在A12O3陶瓷管上，自然晾干后放入马弗炉中，于400～490℃下热处理2～5h，待其自然冷却；
3.2)将步骤(2)得到的抗毒催化材料与去离子水、酒精按质量比2～4:1:1混合，经研磨制成浆料后均匀涂覆于由步骤1.1)制备的经热处理后的陶瓷管表面，待其自然晾干后，按旁热式气敏元件制备工艺制作得到抗有机硅中毒的双涂层甲烷气体传感器。
2.根据权利要求1所述的一种抗有机硅中毒的双涂层甲烷气体传感器的制备方法，其特征在于，步骤1.1)中所述的前驱体的干燥温度为80～120℃，干燥时间为6～10小时。
3.根据权利要求1或2所述的一种抗有机硅中毒的双涂层甲烷气体传感器的制备方法，其特征在于，步骤1.1)中所述的浓硝酸的质量百分比浓度为65％～68％。
4.根据权利要求1或2所述的一种抗有机硅中毒的双涂层甲烷气体传感器的制备方法，其特征在于，步骤1.2)中所述的混合溶液中去离子水和无水乙醇的体积比为1:1。
5.根据权利要求3所述的一种抗有机硅中毒的双涂层甲烷气体传感器的制备方法，其特征在于，步骤1.2)中所述的混合溶液中去离子水和无水乙醇的体积比为1:1。
6.采用权利要求1-5任一所述的制备方法制备得到的双涂层甲烷气体传感器，其特征在于，所述的双涂层甲烷气体传感器包括Al2O3陶瓷管(1)、镍铬合金加热线圈(2)、环形金电极(3)、Pt丝引线(4)、敏感材料层(5)、抗毒催化层(6)；镍铬合金加热线圈(2)位于Al2O3陶瓷管(1)内部，Al2O3陶瓷管(1)上设有一对平行、分立的环形金电极(3)，每个环形金电极(3)上连接的两条Pt丝引线(4)，Al2O3陶瓷管(1)表面涂覆0.1～0.3mm的敏感材料层(5)、敏感材料层(5)表面涂覆0.1～0.3mm的抗毒催化层(6)；所述的敏感材料层(5)材料为Pd(OAc)2负载的SnO2纳米球；所述的抗毒催化层(6)材料为Pt掺杂的Al2O3和SiO2混合材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法制备得到的双涂层甲烷气体传感器，其特征在于，所述的Al2O3陶瓷管(1)的长度为4～4.5mm，外径为1.2～1.5mm，内径为0.8～1mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810156850.9A CN108387625B (zh) | 2018-02-24 | 2018-02-24 | 一种抗有机硅中毒的双涂层甲烷气体传感器及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810156850.9A CN108387625B (zh) | 2018-02-24 | 2018-02-24 | 一种抗有机硅中毒的双涂层甲烷气体传感器及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108387625A true CN108387625A (zh) | 2018-08-10 |
| CN108387625B CN108387625B (zh) | 2019-06-18 |
Family
ID=63069095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810156850.9A Active CN108387625B (zh) | 2018-02-24 | 2018-02-24 | 一种抗有机硅中毒的双涂层甲烷气体传感器及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108387625B (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111017987A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-17 | 深圳爱多科传感技术有限公司 | 一种锡阳极泥提纯并掺杂改性制备co敏感材料的方法 |
| CN111965324A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-11-20 | 深圳市美克森电子有限公司 | 一种甲烷气体传感器的抗硅气敏检测体制备方法 |
| CN112225245A (zh) * | 2019-06-28 | 2021-01-15 | 东北大学 | 一种稀土元素掺杂的SnO2基高响应SO2敏感材料的制备方法 |
| CN113376310A (zh) * | 2021-06-17 | 2021-09-10 | 上海松柏传感技术有限公司 | 可燃气体传感器用气敏材料的制备方法及产品 |
| CN114088779A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-02-25 | 郑州大学 | 一种抗有机硅中毒的双涂层h2传感器及其制备方法 |
| CN114113241A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-01 | 郑州大学 | 一种抗HMDSO中毒的双层结构SnO2基甲烷传感器及其制备方法 |
| CN114839231A (zh) * | 2022-04-27 | 2022-08-02 | 河南森斯科传感技术有限公司 | 一种用于半导体可燃气体传感器的抗干扰气敏涂层及其制备方法、应用 |
| US11650188B2 (en) | 2020-06-19 | 2023-05-16 | Rae Systems Inc. | Method, apparatus, and system for recovering a sensor from silicone poisoning |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03127629A (ja) * | 1989-10-12 | 1991-05-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 窒素酸化物の直接接触分解触媒 |
| JP3638813B2 (ja) * | 1999-03-12 | 2005-04-13 | 財団法人電力中央研究所 | メタン系燃料の燃焼用触媒の製造方法 |
| CN102661978A (zh) * | 2012-03-30 | 2012-09-12 | 长春理工大学 | 具有双敏感层结构的平面式甲烷气体传感器及其制造方法 |
| CN104880490A (zh) * | 2015-05-20 | 2015-09-02 | 吉林大学 | Pd-SnO2氧化物半导体一氧化碳传感器、制备与应用 |
| CN105606656A (zh) * | 2015-11-06 | 2016-05-25 | 上海戴维蓝普传感技术有限公司 | 一种抗硅抗硫中毒的热线型甲烷传感器 |
| CN106053548A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-10-26 | 吉林大学 | Pd掺杂SnO2氧化物半导体CO传感器制备与应用 |
-
2018
- 2018-02-24 CN CN201810156850.9A patent/CN108387625B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03127629A (ja) * | 1989-10-12 | 1991-05-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 窒素酸化物の直接接触分解触媒 |
| JP3638813B2 (ja) * | 1999-03-12 | 2005-04-13 | 財団法人電力中央研究所 | メタン系燃料の燃焼用触媒の製造方法 |
| CN102661978A (zh) * | 2012-03-30 | 2012-09-12 | 长春理工大学 | 具有双敏感层结构的平面式甲烷气体传感器及其制造方法 |
| CN104880490A (zh) * | 2015-05-20 | 2015-09-02 | 吉林大学 | Pd-SnO2氧化物半导体一氧化碳传感器、制备与应用 |
| CN105606656A (zh) * | 2015-11-06 | 2016-05-25 | 上海戴维蓝普传感技术有限公司 | 一种抗硅抗硫中毒的热线型甲烷传感器 |
| CN106053548A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-10-26 | 吉林大学 | Pd掺杂SnO2氧化物半导体CO传感器制备与应用 |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112225245A (zh) * | 2019-06-28 | 2021-01-15 | 东北大学 | 一种稀土元素掺杂的SnO2基高响应SO2敏感材料的制备方法 |
| CN111017987A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-17 | 深圳爱多科传感技术有限公司 | 一种锡阳极泥提纯并掺杂改性制备co敏感材料的方法 |
| CN111017987B (zh) * | 2019-12-31 | 2022-05-13 | 深圳爱多科传感技术有限公司 | 一种锡阳极泥提纯并掺杂改性制备co敏感材料的方法 |
| US11650188B2 (en) | 2020-06-19 | 2023-05-16 | Rae Systems Inc. | Method, apparatus, and system for recovering a sensor from silicone poisoning |
| CN111965324A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-11-20 | 深圳市美克森电子有限公司 | 一种甲烷气体传感器的抗硅气敏检测体制备方法 |
| CN113376310A (zh) * | 2021-06-17 | 2021-09-10 | 上海松柏传感技术有限公司 | 可燃气体传感器用气敏材料的制备方法及产品 |
| CN114088779A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-02-25 | 郑州大学 | 一种抗有机硅中毒的双涂层h2传感器及其制备方法 |
| CN114113241A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-01 | 郑州大学 | 一种抗HMDSO中毒的双层结构SnO2基甲烷传感器及其制备方法 |
| CN114113241B (zh) * | 2021-11-26 | 2024-04-12 | 郑州大学 | 一种抗HMDSO中毒的双层结构SnO2基甲烷传感器及其制备方法 |
| CN114088779B (zh) * | 2021-11-26 | 2024-04-12 | 郑州大学 | 一种抗有机硅中毒的双涂层h2传感器及其制备方法 |
| CN114839231A (zh) * | 2022-04-27 | 2022-08-02 | 河南森斯科传感技术有限公司 | 一种用于半导体可燃气体传感器的抗干扰气敏涂层及其制备方法、应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108387625B (zh) | 2019-06-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108387625B (zh) | 一种抗有机硅中毒的双涂层甲烷气体传感器及其制备方法 | |
| JP6310502B2 (ja) | 窒素ドーピングされた多孔質グラフェンカバーの形成方法 | |
| Ma et al. | Enhanced formaldehyde sensing performance at ppb level with Pt-doped nanosheet-assembled In2O3 hollow microspheres | |
| Wang et al. | Controlled synthesis and enhanced catalytic and gas‐sensing properties of tin dioxide nanoparticles with exposed high‐energy facets | |
| Yang et al. | Selective detection of methane by HZSM-5 zeolite/Pd-SnO2 gas sensors | |
| CN108956715B (zh) | 一种Au@WO3核壳结构纳米球及其制备方法和应用 | |
| Li et al. | Enhanced methanol sensing properties of SnO 2 microspheres in a composite with Pt nanoparticles | |
| CN105606656B (zh) | 一种抗硅抗硫中毒的热线型甲烷传感器 | |
| CN103412008A (zh) | 用于低温检测H2的Pd掺杂SnO2纳米线气体传感器及制备方法 | |
| CN110455891B (zh) | 基于CoWO4-Co3O4异质结纳米结构敏感材料的二甲苯气体传感器及其制备方法 | |
| Zhu et al. | Conductometric acetic anhydride gas sensors based on S-doped porous ZnO microspheres with enhanced Lewis base interaction | |
| Asgari et al. | Facile ultrasonic-assisted synthesis of SiO2/ZnO core/shell nanostructures: A selective ethanol sensor at low temperatures with enhanced recovery | |
| Cheng et al. | Modification of Bi2O3 on ZnO porous nanosheets-assembled architecture for ultrafast detection of TEA with high sensitivity | |
| CN114858868B (zh) | 一种快速响应恢复的半导体可燃气体传感器 | |
| CN109759005A (zh) | 一种快速响应Pd-TiO2纳米颗粒氢敏材料的制备方法 | |
| CN114839231B (zh) | 一种用于半导体可燃气体传感器的抗干扰气敏涂层及其制备方法、应用 | |
| Duan et al. | Ultra-effective room temperature gas discrimination based on monolithic Pd@ MOF-derived porous nanocomposites: an exclusive scheme with photoexcitation | |
| CN108663416B (zh) | 一种用于甲醛检测的气敏元件及其制造方法 | |
| Li et al. | Highly Sensitive Ethanol Sensor Based on Au-Decorated SnO 2 Nanoparticles Synthesized Through Precipitation and Microwave Irradiation | |
| CN113533453A (zh) | 一种基于CdSnO3的丙酮气体传感器及其制备方法 | |
| CN108152337B (zh) | 一种高气敏性能的LaFeO3基乙醇气体传感器及其制备方法 | |
| CN114088779B (zh) | 一种抗有机硅中毒的双涂层h2传感器及其制备方法 | |
| CN116626112A (zh) | 一种检测氢气的碳基传感器 | |
| CN108169292B (zh) | 一种Au和Cl共修饰的LaFeO3基乙醇气体传感器及其制备方法 | |
| Liu et al. | In-doped ZnO/NiO nanosheet as highly selective triethylamine sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Xu Haoyuan Inventor after: Li Jianzhong Inventor after: Yin Yuanhong Inventor after: Fu Yu Inventor before: Xu Hao Inventor before: Li Jianzhong Inventor before: Yin Yuanhong Inventor before: Fu Yu |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20191209 Address after: 110819 No. three lane 11, Wenhua Road, Heping District, Liaoning, Shenyang Co-patentee after: Shenzhen aiduoke Sensor Technology Co., Ltd Patentee after: Northeast University Address before: 110819 No. three lane 11, Wenhua Road, Heping District, Liaoning, Shenyang Co-patentee before: Shenzhen Sai fling Technology Co., Ltd. Patentee before: Northeast University |
|
| TR01 | Transfer of patent right |