[实用新型]一种基于钙钛矿薄膜材料的氨气传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及氨气检测领域，具体涉及一种基于钙钛矿薄膜材料的氨气传感器。

背景技术

目前工业环保领域普遍使用的各类氨气传感器根据所用的敏感材料及检测方法不同，可分为金属传感器、导电聚合物为敏感材料的传感器，光学类传感器。各类氨气传感器的适用对象领域各不相同，都存在一些不可避免的技术缺陷。

以半导体金属氧化物为敏感材料的NH3传感器是目前使用最广泛的氨气传感器之一，由于这类传感器具有价廉和耐用等特点而受到人们的广泛关注。这类传感器的敏感材料是半导体金属氧化物(大多是利用WO3或SnO2等作为敏感材料),其工作温度一般需达到300℃左右，甚至更高。其响应NH3的原理是基于氧化物敏感材料在吸附(一般认为是化学吸附)NH3前后，氧化物电导率会发生明显的变化，其变化的大小与NH3的浓度有关，因此通过测量敏感层氧化物电导率的变化就可以测定NH3浓度的大小。这类传感器的最大不足之一就是它的选择性较差，当有多种还原性气体同时存在时，很容易产生干扰，从而影响传感器对NH3的检测。

相对于金属及金属氧化物而言，导电聚合物作为导电传感器能够在室温下工作。导电聚合物对于氨气的传感机理主要依赖于氨气与导电聚合物之间的氧化还原反应，由于这种反应的不可逆性使长时间暴露在氨气环境的中的导电聚合物传感器的灵敏度逐渐降低。

光学类传感器主要的类型有光干涉式传感器、紫外吸收式传感器和光纤式传感器、对于氨气检测的两种主要的光学原理一种是基于氨气发生反应的试剂的颜色或引发指示剂颜色变化；另一种机理是检测气体对光的吸收完成传感器确定气体浓度。待测气体发生反应着色后可以利用分光光度法对其进行分析。由于氨气气体为碱性气体一定浓度下，可以令PH试纸变色，从而分析气氛中是否含有氨气，但是这种测试需要保证氨气浓度较高而且对于试纸颜色变化不能灵敏判断会产生较大误差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于钙钛矿薄膜材料的氨气传感器，用于检测氨气。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，一种基于钙钛矿薄膜材料的氨气传感器，包括：

壳体，其前端设有进气口，末端设有出气口；

进气扇，其设置在所述壳体的前部，用于将气流引入壳体内；以及

光信号检测装置，其设有在所述进气扇的后方，在所述光信号检测装置内设有插槽，用于检测透光率变化并输出电信号；

钙钛矿薄膜，其设置在所述插槽内，所述钙钛矿薄膜上设有CH₃NH₃PbI₃制成的涂层，用于与氨气发生显色反应；

控制器，其分别与所述进气扇和光信号检测装置电连接。

优选的是，还包括：

照明灯，其设置在所述光信号检测装置的前端，用于提供光源。

优选的是，还包括：

第一上挡板和第一下挡板，其设置在所述照明灯的前方，第一上挡板的上边缘与壳体内壁连接，下边缘与壳体内壁设有间隙，第一下挡板的下边缘与壳体内壁连接，上边缘与壳体内壁设有间隙；

第二上挡板和第二下挡板，其设置在所述光信号检测装置的后方，第二上挡板的上边缘与壳体内壁连接，下边缘与壳体内壁设有间隙，第一下挡板的下边缘与壳体内壁连接，上边缘与壳体内壁设有间隙。

优选的是，所述钙钛矿薄膜包括：

基板，其由导电玻璃材料制成；

纳米材料层，其设置在所述基板的上方；

钙钛矿层，其设置在所述纳米材料层的上方，用于与氨气发生反应并产生颜色变化；

其中，所述钙钛矿层由CH₃NH₃PbI₃制成。

优选的是，所述基板的厚度为3～5mm，纳米材料层的纳米棒密度0.7～0.8根/μm，比表面积0.040～0.045nm^-1。

优选的是，还包括：在所述进气口后方与出气口的前方分别设有用于防止水汽进入壳体的第一分子筛和第二分子筛。

优选的是，所述第二分子筛为便于气体排出的弹簧式分子筛。