[发明专利]甲醛传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种甲醛传感器及其制备方法，属于甲醛检测领域。本发明的甲醛传感器包括MEMS基底、甲醛敏感材料层和掺杂层，MEMS基底为一种微型加热和叉指电极复合硅片，甲醛敏感材料层为金属氧化物盐溶液，覆盖于MEMS基底之上，掺杂层为贵金属溶液，覆盖于甲醛敏感材料层之上。本发明制备的甲醛传感器具有高灵敏度、低检测限、响应时间短和低成本、可大规模制造等优势。

技术领域

本发明涉及甲醛检测技术领域，尤其涉及一种甲醛传感器及其制备方法。

背景技术

随着生活水平的提高，人们对健康状况也越来越重视，所以人们对环境有毒气体检测的研究也越来越关注，大量的研究发现，在化学，生物和纺织工业等领域具有重要的作用的甲醛对人体健康具有很大的危害，长期暴露于甲醛中可降低机体的呼吸功能、神经系统的信息整合功能和影响机体的免疫应答，对心血管系统、内分泌系统、消化系统、生殖系统、肾也具有毒性作用。全身症状包括头痛、乏力、食欲缺乏、心悸、失眠、体重减轻及自主神经紊乱等。另外，甲醛已被国际癌症研究机构列为“致癌物”。因此，开发出能够检测低浓度甲醛的传感器对环境气体检测是非常重要的。

通过调研分析发现，涉及甲醛检测的传感器件主要是基于金属氧化半导体材料，因其低成本、操作简单等优势而引起了广泛关注，但是，现在开发的基于金属氧化物半导体材料的甲醛传感器存在着传感器制作复杂、器件比较大、难以规模化生产等缺陷严重阻碍了甲醛传感器的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种甲醛传感器及其制备方法，本发明制备的甲醛传感器具有高灵敏度、低检测限、响应时间短和低成本、可大规模制造等优势。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

本发明提供了一种甲醛传感器，所述甲醛传感器包括MEMS基底、甲醛敏感材料层和掺杂层，所述MEMS基底为一种微型加热和叉指电极复合硅片，所述甲醛敏感材料层为金属氧化物盐溶液，覆盖于所述MEMS基底之上，所述掺杂层为贵金属溶液，覆盖于所述甲醛敏感材料层之上。

进一步地，所述金属氧化物半导体胶体为金属氧化物溶液。

进一步地，所述氧化锌和二氧化锡混合溶液包括氧化锌、二氧化锡、乙醇和表面活性剂，其中，氧化锌的质量分数为0.1％-20％，二氧化锡的质量分数为0.05％-10％，2-甲氧基乙醇的质量分数为70％-90％，表面活性剂的质量分数为0.001％-0.1％。

进一步地，所述的表面活性剂包括但不限于聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵和吐温20中的一种或者多种。

进一步地，所述贵金属溶液为金溶液、铂溶液、钴溶液或钯溶液中的一种或多种。

本发明还提供了一种所述甲醛传感器的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

在MEMS基底上印刷甲醛敏感材料层，之后高温退火，其中，所述甲醛敏感材料层为金属氧化物盐溶液；

在所述甲醛敏感材料层上印刷掺杂层，之后高温退火，所述掺杂层为贵金属溶液。

进一步地，所述金属氧化物盐溶液为氧化锌和二氧化锡混合溶液，所述氧化锌和二氧化锡混合溶液的制备方法为：采用水热法合成氧化锌和二氧化锡乙醇溶液，之后加入少量表面活性剂配制成氧化锌和二氧化锡混合溶液，其中，氧化锌的质量分数为0.1％-20％，二氧化锡的质量分数为0.05％-10％，2-甲氧基乙醇的质量分数为70％-90％，表面活性剂的质量分数为0.001％-0.1％。

进一步地，所述贵金属溶液的制备方法为：采用贵金属盐溶于乙醇中合成金溶液、铂溶液、钴溶液或钯溶液。

进一步地，所述甲醛敏感材料层的印刷方式为喷墨打印或点胶，退火温度为80-600℃。

进一步地，所述掺杂层的印刷方式为喷墨打印或点胶，退火温度为100-600℃。