[发明专利]氢气传感器及其制备方法和氢气检测方法

权利要求书

1.一种氢气传感器，其特征在于，包括：衬底、设置在所述衬底上的氢敏薄膜和设置在所述氢敏薄膜的远离所述衬底一侧的气体选择薄膜，所述气体选择薄膜覆盖所述氢敏薄膜，所述气体选择薄膜包括聚甲基丙烯酸甲酯膜，所述气体选择薄膜的厚度为16nm~51nm；

所述衬底为弹性衬底，0＜所述衬底的杨氏模量≤60000MPa；

所述氢气传感器的制备方法，包括如下步骤：

在衬底上形成氢敏薄膜；

在所述氢敏薄膜远离所述衬底的一侧形成气体选择薄膜，使所述气体选择薄膜覆盖所述氢敏薄膜；

其中，所述在所述氢敏薄膜远离所述衬底的一侧形成气体选择薄膜，使所述气体选择薄膜覆盖所述氢敏薄膜的步骤包括：

在基底上形成水溶性薄膜，所述水溶性薄膜为聚丙烯酸薄膜、聚乙烯醇薄膜或聚丙烯酰胺薄膜，采用旋涂的方式在所述基底上形成所述水溶性薄膜；

在所述水溶性薄膜上形成所述气体选择薄膜，得到转移膜；

将所述转移膜以设有所述气体选择薄膜的一侧覆盖在所述衬底上的形成有所述氢敏薄膜的一侧，并使所述气体选择薄膜在围绕所述氢敏薄膜的区域与所述衬底贴合，得到半成品；

将所述半成品用水浸泡，使所述水溶性薄膜溶解在水中，然后除去所述基底，制备氢气传感器；

所述氢敏薄膜选自钯纳米薄膜、镁纳米薄膜、钇纳米薄膜及镍镁合金纳米薄膜中的一种，或者至少两种形成的叠层，采用物理气相沉积的方法在所述衬底上形成所述氢敏薄膜。

2.根据权利要求1所述的氢气传感器，其特征在于，所述气体选择薄膜在围绕所述氢敏薄膜的区域与所述衬底相互贴合。

3.根据权利要求1所述的氢气传感器，其特征在于，所述氢敏薄膜为钯纳米薄膜，所述钯纳米薄膜的厚度为5nm~420nm；或者，

所述氢敏薄膜为镁纳米薄膜、钇纳米薄膜或镍镁合金纳米薄膜，所述氢敏薄膜的厚度为5nm~800nm；或者，

所述氢敏薄膜为镁纳米薄膜、钇纳米薄膜及镍镁合金纳米薄膜三种其他膜中的至少一种与钯纳米薄膜层叠设置形成的复合膜；其中，所述其他膜位于所述钯纳米薄膜与所述衬底之间，所述钯纳米薄膜的厚度为5nm~60nm，所述其他膜的总厚度为5nm~800nm。

4.根据权利要求3所述的氢气传感器，其特征在于，所述钯纳米薄膜的厚度为14nm~85nm。

5.根据权利要求1~4任一项所述的氢气传感器，其特征在于，所述衬底的材质选自丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯类热塑性弹性体、聚酰胺类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体、聚硅氧烷及硅橡胶中的至少一种。

6.一种根据权利要求1~5任一项所述的氢气传感器的氢气检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

将含氢气的待检测气体通过气体选择薄膜进行选择性过滤，再通过衬底上的氢敏薄膜吸附；其中，所述气体选择薄膜覆盖所述氢敏薄膜，所述气体选择薄膜包括聚甲基丙烯酸甲酯膜，所述气体选择薄膜的厚度为16nm~51nm；

所述衬底为弹性衬底，0＜所述衬底的杨氏模量≤60000MPa；

检测所述氢敏薄膜在吸附之前和吸附之后的光学信号；及

根据吸附之前和吸附之后的光学信号的变化，得到待检测气体中氢气的浓度。