[发明专利]二硫化钼掺杂纳米银粒子复合湿度传感器及其制备方法

说明书

本发明提供一种二硫化钼掺杂纳米银粒子复合湿度传感器及其制备方法，包括步骤：形成纳米银粒子水分散液，将纳米银粒子水分散液掺入二硫化钼水分散液中，超声分散得到二硫化钼掺杂纳米银粒子复合材料分散液；在硅基片表面形成一层二氧化硅层，然在二氧化硅层表面形成第一电极和第二电极，得到电极基片，取得到的二硫化钼掺杂纳米银粒子复合材料分散液，附着到电极基片表面，放置入保护气体中静置进行干燥处理，从而得到附着有二硫化钼掺杂纳米银粒子复合材料薄膜的电极基片；本发明的湿度传感器具有较高的响应灵敏度以及较快的响应速度。

技术领域

本发明涉及传感器制造领域，特别涉及到一种具有超高灵敏度、快响应速度的特点的二硫化钼掺杂纳米银粒子复合湿度传感器及其制备方法。

背景技术

湿度传感器被广泛应用于各种领域，但仍然存在一定问题，如较低的响应灵敏度，较长的响应时间和恢复时间等。

2013年，Yinghua Tan在文章The combinations of hollow MoS2 micro@nanospheres:one-step synthesis,excellent photocatalytic and humidity sensingproperties中提出了一种基于纯二硫化钼的电容式相对湿度传感器，该传感器电极单元为平面并列双梳状叉指结构，将二硫化钼分散液滴涂在电极区域，这种湿度传感器采用二硫化钼作为敏感材料，得益于二硫化钼较大的比表面积，该传感器相较于以往基于传统材料比如聚酰亚胺、氯化锂以及氧化物陶瓷材料等的湿度传感器具有较高的湿度响应灵敏度，但是也只有几十皮法每相对湿度的响应变化，且传感器的响应时间在一百秒以上，受限于二硫化钼材料本身特性，这种湿度传感器的灵敏度及响应速度难以进一步提高。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有较高灵敏度及较快响应速度的二硫化钼掺杂纳米银粒子复合湿度传感器及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种二硫化钼掺杂纳米银粒子复合湿度传感器的制备方法，包括以下步骤：

(1)将粒径小于等于100纳米的纳米银粒子掺入水中形成浓度为0.1～4.0毫克/毫升的纳米银粒子水分散液，将所述纳米银粒子水分散液掺入浓度为0.1～4.0毫克/毫升的二硫化钼水分散液中，掺入的纳米银粒子水分散液和二硫化钼水分散液的体积比小于等于1:5且大于等于1:20，超声分散2～24小时，得到二硫化钼掺杂纳米银粒子复合材料分散液；

(2)将硅基片清洗干净，在硅基片表面用热氧化法形成一层二氧化硅层，然后用真空镀膜法在二氧化硅层表面形成第一电极和第二电极，得到电极基片，所述第一电极和第二电极为金电极；

(3)取1.0～10.0微升的步骤(1)中得到的二硫化钼掺杂纳米银粒子复合材料分散液，利用涂覆法附着到步骤(2)中得到的电极基片表面，然后将该电极基片放置入不高于50℃的保护气体中静置1～2小时进行干燥处理，从而得到表面附着有一层二硫化钼掺杂纳米银粒子复合材料薄膜的电极基片；

(4)通过测量步骤(3)中得到的表面附着有一层二硫化钼掺杂纳米银粒子复合材料薄膜的电极基片的第一电极和第二电极之间的电容变化来测量湿度。

所述步骤(1)中，掺入的纳米银粒子水分散液和二硫化钼水分散液的体积比大于1：5的时候，由于渗流阈值效应，制备的传感器的基础电容会出现断崖式下降的情况，无法使用。当掺入的纳米银粒子水分散液和二硫化钼水分散液的体积比小于1：20的时候，银粒子比例过小，对传感器的灵敏度提高非常有限。

作为优选方式，步骤(2)中的真空镀膜法为蒸发镀膜法或溅射镀膜法。

作为优选方式，步骤(3)中的涂覆法为滴涂法、旋涂法或喷涂法其中的一种。

作为优选方式，步骤(3)中的保护气体为氮气。