[发明专利]氧化铜纳米薄膜、制备方法、电极及气体传感器

说明书

本发明提供了一种氧化铜纳米薄膜、制备方法、电极及气体传感器，该氧化铜纳米薄膜包括：原位生长于绝缘基底上的海葵状氧化铜纳米结构；其中，所述海葵状氧化铜纳米结构包括多个非线性的氧化铜纳米柱，各所述氧化铜纳米柱包括第一端和第二端，各所述氧化铜纳米柱的第一端固定于所述基底上，各所述氧化铜纳米柱的第一端的周向尺寸大于其第二端的周向尺寸，且各所述氧化铜纳米柱的第二端具有偏向一侧的突起。通过上述方案能够明显提高基于氧化铜材料的气体传感器的性能。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备、传感器技术领域，尤其涉及一种氧化铜纳米薄膜、制备方法、电极及气体传感器。

背景技术

气体传感器可以用来检测气体浓度和成分，它在环境保护和安全监督方面起着极重要的作用。而气体传感器的器件结构对其灵敏度、响应、回收率和稳定性等性能起着至关重要的作用。

在制备气敏器件时，一般是将制备的气敏材料研磨后涂覆在电极上，然后在一定温度下退火。但是，研磨和涂覆操作过程容易破坏材料本身的结构，难以得到均匀的薄膜，而且对涂覆材料的退火操作易使材料发生再次团聚而形成紧密的烧结膜，从而会导致孔隙率和比表面积降低，影响气体分子的扩散、传输和吸附，气体穿透敏感层的深度受限，材料的利用率降低，所以，难以获得高灵敏度和快速的响应。此外，薄膜的不均匀性和易破损问题还会影响器件制备的可重复性。

发明内容

本发明提供了一种氧化铜纳米薄膜、制备方法、电极及气体传感器，以提高基于氧化铜材料的气体传感器的性能。

为了达到以上目的，本发明采用以下技术方案实现：

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种氧化铜纳米薄膜，包括：原位生长于绝缘基底上的海葵状氧化铜纳米结构；其中，所述海葵状氧化铜纳米结构包括多个非线性的氧化铜纳米柱，各所述氧化铜纳米柱包括第一端和第二端，各所述氧化铜纳米柱的第一端固定于所述基底上，各所述氧化铜纳米柱的第一端的周向尺寸大于其第二端的周向尺寸，且各所述氧化铜纳米柱的第二端具有偏向一侧的突起。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种氧化铜纳米薄膜的制备方法，包括：

在第一设定温度下，将第一铜盐溶液添加至绝缘基底上，以在所述基底上形成用于生长氧化铜纳米结构的种子层；

利用水热法在形成有用于生长氧化铜纳米结构的种子层的所述基底上生长海葵状氧化铜纳米结构。

在一些实施例中，在第一设定温度下，将第一铜盐溶液添加至绝缘基底上，以在所述基底上形成用于生长氧化铜纳米结构的种子层，包括：在第一设定温度下，将第一铜盐溶液多次滴加至绝缘基底上，以在所述基底上形成用于生长氧化铜纳米结构的种子层。

在一些实施例中，在第一设定温度下，将第一铜盐溶液添加至绝缘基底上，以在所述基底上形成用于生长氧化铜纳米结构的种子层，包括：在第一设定温度下，将第一铜盐溶液添加至绝缘基底上；对添加所述第一铜盐溶液后的所述基底进行退火，得到形成有用于生长氧化铜纳米结构的种子层的基底。

在一些实施例中，在第一设定温度下，将第一铜盐溶液多次滴加至绝缘基底上，包括：在第一设定温度下，利用微量进样器取第一铜盐溶液，滴一滴第一铜盐溶液至绝缘基底上，待所述基底干燥后，再滴下一滴第一铜盐溶液至所述基底，依次重复进行，直到滴加第一铜盐溶液至所述基底的次数达到设定次数；其中，所述第一设定温度的范围为20℃～100℃，所述微量进样器为微升量级的进样器。

在一些实施例中，所述第一铜盐溶液为氯化铜、乙酸铜、硝酸铜和硫酸铜中的一种或几种溶于无水乙醇、去离子水或其二者的混合溶液后得到的溶液，第一铜盐溶液的浓度范围为0.001mol/L～1mol/L；所述设定次数的范围为1次～30次。