[发明专利]一种改善金属盐中毒效应的MEMS硫化氢传感器及制备方法

权利要求书

1.一种改善金属盐中毒效应的MEMS硫化氢传感器，包括衬底和叉指电极，其特征在于，还包括附着于叉指电极表面的酸性聚合物/金属盐复合敏感膜，复合敏感膜内含的氢离子一方面与金属离子形成竞争掺杂影响敏感材料的导电能力，即在硫化氢氛围中金属离子脱掺杂与氢离子替补掺杂共同促进敏感膜自身的导电性，导致传感器电阻下降；另一方面在传感器恢复过程中提供酸性环境以在空气环境下促进金属硫化物在空气中重新转化成金属盐，使传感器恢复初始状态；

传感器表面附着的酸性聚合物/金属盐复合敏感膜的制备方法如下：将金属盐溶解于酸溶液中形成混合液，然后将酸性聚合物单体注入该混合液获得反应液，最后采用氧化聚合的方法使该反应液在叉指电极表面聚合生长形成酸性聚合物/金属盐复合敏感膜，最后在氮气环境下吹干得到硫化氢传感器；金属盐包括铜盐、锌盐、镍盐或锰盐中的至少一种，酸性聚合物单体包括苯胺、吡咯、噻吩、3-己基噻吩或3,4-乙烯二氧噻吩中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的一种改善金属盐中毒效应的MEMS硫化氢传感器，其特征在于，金属盐的浓度为0.05-0.1 mol/L。

3.根据权利要求1所述的一种改善金属盐中毒效应的MEMS硫化氢传感器，其特征在于，酸溶液的酸根离子与掺杂的金属盐的酸根离子相同。

4.根据权利要求1所述的一种改善金属盐中毒效应的MEMS硫化氢传感器，其特征在于，氧化聚合的方法包括电化学聚合法、化学氧化聚合法、紫外光激励聚合法、微波辅助聚合法中的任一种。

5.根据权利要求1所述的一种改善金属盐中毒效应的MEMS硫化氢传感器，其特征在于，衬底选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、硅、二氧化硅或氮化硅陶瓷中的任一种。

6.根据权利要求1所述的一种改善金属盐中毒效应的MEMS硫化氢传感器，其特征在于，叉指电极的材料选自金、银、铜、石墨烯、碳纳米管或导电聚合物中的任意一种。

7.如权利要求1-6任一项所述的一种改善金属盐中毒效应的MEMS硫化氢传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、取衬底，分别经丙酮与乙醇清洗并干燥，表面制备叉指电极备用；

步骤2、在5-10℃条件下，将0.5-3 mmol金属盐溶解于20-50mL，1-3 mol/L的酸溶液中形成混合液，然后将100-300 μL酸性聚合物单体注入该混合液并充分搅拌得到反应液；

步骤3、开始氧化聚合反应，当反应液颜色开始变暗时，将制备好的叉指电极浸泡在反应液中，15-20 min后取出并用与反应液浓度相同的对应金属盐的酸溶液滴洗器件表面，然后用氮气吹干并置于室温条件真空保存得到硫化氢传感器；或当反应液颜色开始变暗时置于避光、阴凉处24 h，再将制备好的叉指电极用反应液浓度相同的对应金属盐的酸溶液洗涤多次后滴涂该反应液在叉指电极表面制成硫化氢传感器。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，氧化聚合方法包括化学氧化聚合法，电化学聚合法，紫外光激励聚合法或微波辅助聚合法，其中，化学氧化聚合法采用10-20mL，0.1 mol/L过硫酸铵逐滴加入上述反应液，并充分搅拌；电化学聚合法采用电化学工作站，将阴阳两极插入上述反应液中，通入2.0-4.0mA/cm²电流直接聚合；紫外光激励聚合采用紫外光源照射溶液，紫外光源选用265 nm波长，功率密度为50-200 W/m²；微波辅助聚合法采用微波反应器，功率为20-100 W。