[发明专利]多层分级纳米结构有序孔薄膜型气敏传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种多层分级纳米结构有序孔薄膜型气敏传感器，包括衬底和电极，以及覆于其上的气敏薄膜，其特征在于所说气敏薄膜由两层以上的、呈紧密的六方排列并相互连通的球形孔状的半导体氧化物构成，所说球形孔的孔径为100～5000nm，其于层间为大小相间结构，层间的孔径大小比为1.5～10∶1，所说气敏薄膜的厚度为200nm～10μm。 

2.根据权利要求1所述的多层分级纳米结构有序孔薄膜型气敏传感器，其特征是球形孔的孔径于层间为大小相间的双周期结构。 

3.根据权利要求1所述的多层分级纳米结构有序孔薄膜型气敏传感器，其特征是球形孔为两层，其下层为大孔。 

4.根据权利要求1所述的多层分级纳米结构有序孔薄膜型气敏传感器，其特征是半导体氧化物为三氧化二铟或二氧化锡或氧化锌或三氧化二铁。 

5.根据权利要求1所述的多层分级纳米结构有序孔薄膜型气敏传感器，其特征是衬底为玻璃或陶瓷或单晶硅或云母或石英，衬底的形状为凸面状或凹面状或球面状或平面状。 

6.根据权利要求1所述的多层分级纳米结构有序孔薄膜型气敏传感器的制备方法，包括将球径为100～5000nm的胶体球附于基底表面形成单层胶体晶体模板，其特征在于是按以下步骤完成的： 

(a)先将不同球径的单层胶体晶体模板浸入浓度为0.05～0.2M的半导体氧化物前驱体溶液中，待其脱离基底并漂浮在前驱体溶液的表面后，用所需形状的带有电极的衬底捞起单层胶体晶体中的之一，并使其覆盖于衬底表面，再将覆有单层胶体晶体并浸有前驱体溶液的衬底置于80～120℃下加热1～4h，接着，先将覆有单层胶体晶体并固化有前驱体的衬底作为一个新的衬底在同种溶液中捞起另一单层胶体晶体，并使其覆盖于新衬底表面，再将覆有双层胶体晶体并固化有前驱体和浸有前驱体溶液的衬底置于80～120℃下加热1～4h； 

(b)重复上述的捞起新的单层胶体晶体并加热固化的步骤0次以上后，将其置于350～550℃下退火1～4h，制得多层分级纳米结构有序孔薄膜型气敏传感器。 

7.根据权利要求6所述的多层分级纳米结构有序孔薄膜型气敏传感器的制备方法，其特征是半导体氧化物前驱体溶液为硝酸铟溶液或四氯化锡溶液或醋酸锌溶液或硝酸铁溶液。 

8.根据权利要求6所述的多层分级纳米结构有序孔薄膜型气敏传感器的制备方法，其特征是先捞起的单层胶体晶体的球径大于后捞起的单层胶体晶体的球径。 

9.根据权利要求6所述的多层分级纳米结构有序孔薄膜型气敏传感器的制备方法，其特征是升温至350～550℃时的升温速率为3～10℃/min。 

10.根据权利要求6所述的多层分级纳米结构有序孔薄膜型气敏传感器的制备方法，其特征是重复捞起新的单层胶体晶体并加热固化的步骤为1～3次。