[发明专利]一种ITO薄膜NO2气体传感器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及NO₂传感器技术领域，尤其是一种用ITO薄膜玻璃制备NO₂气体传感器的方法。

背景技术

气体传感器分为光学气体传感器，半导体气体传感器，固体电解质气体传感器等。近年来研究最为广泛的是半导体气体传感器。金属氧化物的半导体气体传感器由于具有价格低廉、灵敏度高、响应和恢复速度快等优点,受到人们的普遍关注。In₂O₃是一种典型的n型半导体金属氧化物,具有优良的光学和电学性质。向In₂O₃中添加少量的Sn元素可以有效的提高它的光电性能。ITO薄膜(In₂O₃掺杂少量SnO₂)的制备方法有磁控溅射法、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法、喷雾热解法等。这些方法做成的NO₂传感器工作温度均在200℃以上，并且响应较低，传感器的灵敏度不高。相对而言，ITO薄膜玻璃做传感器原料方便易得，成本低，但是ITO薄膜玻璃表面比较光滑，比表面积较小，不利于气体分子的吸附，大大降低了界面化学反应的速率。因而在实际应用中需要对ITO薄膜玻璃的表面进行再处理，得到比表面积大的ITO膜，以吸附更多的气体分子，增强传感器的响应并增大它的灵敏度。

发明内容

本发明的目的是提供一种ITO薄膜NO₂气体传感器的制备方法，该方法对ITO薄膜进行电化学处理，从而降低传感器的测试温度，增大传感器测试的浓度范围，提高传感器的响应以及灵敏度；所制得的传感器结构简单，成本低，便于集成化。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种ITO薄膜NO₂气体传感器的制备方法，该方法包括以下具体步骤：

步骤1：对ITO薄膜进行电化学处理

ⅰ)将负载在玻璃上的ITO薄膜分别在丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗20min，自然晾干；ⅱ)配置0.1M的氨水，作为电解液；

ⅲ)阴极阳极均为ITO薄膜玻璃，导电的一面相对，面间距为1cm，连接电极，插入ⅱ)中所配置的电解液中，用直流电源控制电压10-50V之间，时间为5min；

ⅳ)取下阴极ITO薄膜玻璃，去离子水冲洗表面，自然晾干；

步骤2：NO₂气体传感器的制备

晾干后的阴极ITO薄膜玻璃表面用毛刷刷两个铂浆电极，两个电极之间距离1cm，并引出铂丝,用胶水固定铂丝；在80-100℃烘箱中干燥10-24h，取出玻璃片，用万用表确定铂丝与电极间连通，得到所述ITO薄膜NO₂气体传感器。

用电化学方法处理后，ITO薄膜玻璃的电阻增大，传感器的灵敏度大大提高(S＝75.25,S为工作曲线的斜率，工作曲线为R：在不同浓度NO₂中的电阻Rg:在空气中的电阻C:NO₂气体的浓度b:工作曲线的截距)，重现性好，稳定性高。

本发明采用电化学方法对ITO薄膜进行处理，并用其组装NO₂传感器；降低了传感器的测试温度，增大了传感器的测量浓度范围。本发明制得的传感器结构简单，成本低，可以大大提高传感器的生产效率，便于集成化。

附图说明

图1为本发明实施例5制备的ITO薄膜玻璃的XRD图；

图2为本发明传感器的结构示意图；

图3为发明实施例5电化学处理过的ITO薄膜玻璃和未处理的ITO薄膜玻璃做成的NO₂传感器的工作曲线对比图；

图4为本发明实施例5制得的传感器，测试温度为100℃下，30天内的重复性测试结果图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

(a)ITO薄膜玻璃的制备

ⅰ)11.48g金属In溶解在100ml 1M的HNO₃中，浓度为0.1M。

ⅱ)35g SnCl₄·5H₂O溶在100ml蒸馏水中，浓度为0.1M，加入几滴HCl防止水解。

ⅲ)两种溶液按In：Sn摩尔比1:1混合。

ⅱ)干净的石英玻璃在凝胶中浸涂5次。

ⅳ)500℃烧30min得到ITO薄膜玻璃。

(b)对ITO薄膜玻璃进行电化学处理