[发明专利]一种检测微量苯的气体传感器

权利要求书

1. 一种检测微量苯的气体传感器，其特征在于，包括自上而下依次分布的气体敏感膜、第一电极和第二电极，第二电极由铝板经阳极氧化制备而成，第一电极为将贵金属在第二电极表面采用直流磁控溅射工艺制备而成，气体敏感膜由处理后的碳纳米管在第一电极表面涂覆而成；

所述第二电极由以下步骤制备而成：取厚度为1-5mm的高纯铝板，首先将其在体积比为1-2:1的丙酮和乙醇混合溶液中超声清洗15-30min，接着在体积比为2-4:1的乙醇和高氯酸混合溶液中抛光（Ra ≤0.01μm）5-15min；然后，用去离子水洗净置入0.25-0.35mol/L的草酸溶液中，在直流电压为25-40V下阳极氧化0.5-1h，在高纯铝板表面镀阳极氧化铝薄膜；接着置于温度为45-50℃、摩尔浓度为0.25-0.35mol/L、体积比为1-3:1的磷酸和铬酸混合溶液中10-30min，去除阳极氧化铝薄膜；然后在相同条件下二次阳极氧化20-40min后，再次在高纯铝板表面镀一层厚度为3-10μm的阳极氧化铝薄膜，取出后在温度为45-50℃、质量百分比为3-6%的磷酸溶液中扩孔10-20min，得多孔阳极氧化铝模板，即为第二电极；

所述第一电极为叉指电极，由以下步骤制备而成：采用纯度5N的金靶为靶材，控制本底真空为5.5-7×10^-3Pa、启辉电压为0.26kV、电流为25mA、直流溅射过程的功率为8-10W，最终控制第一电极的厚度为30-50nm；

所述气体敏感膜的制备包括如下步骤：

1）首先将碳纳米管采用浓硝酸进行纯化处理30-50min，然后以去离子水清洗使其pH值为6.6-7.2，随后经干燥后将其与纳米氧化锌混合后球磨30-60min，再进行镀铜反应，其中碳纳米管与纳米氧化锌的质量比为5:1；然后加入到镀铜液中进行镀铜反应，镀铜液的成分包括：20-24g/L硫酸铜，1-2g/L氯化镍，33-39mg/L聚乙二醇，13-15mL/L甲醛，33-38g/L酒石酸钾；以氢氧化钠溶液调整pH值至9.8-10.2，在20-30℃下反应30-60min，最后将碳纳米管收集；

2）以去离子水将步骤1）镀铜后的碳纳米管配成3-5mg/mL的悬浊液，经超声处理分散均匀后，在第一电极表面均匀涂抹，然后在烘箱中55-58℃下热烘20-28min，得到气体敏感膜。

2.根据权利要求1所述的一种检测微量苯的气体传感器，其特征在于，所述碳纳米管的管径为150-200nm。

3.根据权利要求1所述的一种检测微量苯的气体传感器，其特征在于，所述多孔阳极氧化铝模板扩孔后孔的内径为20-60nm，孔的间距为40-60nm，孔的深度为2±0.5μm。

4.根据权利要求1或2所述的一种检测微量苯的气体传感器，其特征在于，所述步骤1）中镀铜液还包括20-50g/L的纳米稀土氧化物。

5.根据权利要求1或2所述的一种检测微量苯的气体传感器，其特征在于，所述纳米稀土氧化物为氧化镧、氧化铈或氧化镨。

6.根据权利要求1或2所述的一种检测微量苯的气体传感器，其特征在于，气体敏感膜的厚度为5-10μm。

7.根据权利要求1或2所述的一种检测微量苯的气体传感器，其特征在于，所述气体敏感膜的制备中步骤2）为：取步骤1）的碳纳米管2-5g和聚乙二醇1-2g，用乙醇100ml配制成混合液，经超声分散均匀后，在第一电极表面均匀涂覆，然后在100-150℃下加热1-3h，得到气体敏感膜。

8.根据权利要求7所述的一种检测微量苯的气体传感器，其特征在于，所述聚乙二醇的分子量为600-900。