[发明专利]一种氢气传感器钯纳米颗粒敏感层材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种氢气传感器钯纳米颗粒敏感层材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、配置各初始反应液；步骤二、混合制备反应溶液：将步骤一配置氯化钯水溶液和十六烷基三甲溴化铵水溶液进行混合，再添加用于使反应溶液处于碱性反应环境的ph调节剂，然后进行搅拌，再加入抗坏血酸水溶液和十六烷基三甲基溴苯铵，得到反应液；步骤三、离心制得钯纳米颗粒。本发明利用氯化钯作为原材料进行化学反应以制备钯纳米颗粒产物，简化了材料的制作步骤和流程，从而降低了制备成本，便于实现产业化生产；通过分散剂能极大地提高钯纳米颗粒产物的性能；制备的纳米结构可有效提高材料的比表面积，在提升氢气传感器灵敏度的同时也能有效地降低传感器功耗。

技术领域

本发明涉及传感器制备技术领域，具体涉及一种氢气传感器钯纳米颗粒敏感层材料的制备方法。

背景技术

随着电化学规模储能电站的普及应用，其内部电池健康状态的监测及电站故障的早期预警显得尤为重要，电池在过充放的情况下，其内部的锂枝晶与粘合剂发生反应会生成一定量的故障气体，并由电池排气阀排出。现有研究表明其中的氢气相比于其他故障特征的气体，作为电池健康状态判别对象更具有明显的超前性和准确性，因此，通过监测电化学储能舱内的氢气浓度能有效判断电池的健康状态，并结合电池管理系统及时、准确地消除电池故障，能有效避免储能电站的起火和爆炸等。同时氢气作为一种可再生、可持续的清洁性能源，被视作传统化石燃料的替代品大量使用，但氢气作为无色无味、易燃易爆的气体，若在其生产、运输和使用的过程中发生部分泄露，空气中氢气体积含量若达到4.65％以上时极易引起其燃烧，导致氢气集装箱的爆炸。因此，研究开发灵敏度高、响应时间快以及低功耗的氢气传感器对于规模性电化学储能电站以及氢气能源使用的安全具有重要意义。

现有的氢气传感器类别主要有MEMS氢气传感器、光纤型氢气传感器等，但这类氢气传感器普遍存在制备工艺流程复杂，成本高等缺点，而金属氧化物半导体氢气传感器则因其较长的使用寿命、较好的传感性能以及直观间接的制备工艺流程，在氢气传感器研发领域得到重点关注，但其对于氢气的传感性能依赖其敏感层材料的选择和制备，现有的金属氧化物半导体氢气传感器普遍还存在着功耗高、选择性较低等问题。

公开号为CN212008403U的中国专利公开了一种氢气传感器的制备和检测系统，先将氢气传感器的基板中部设置一个隔离区，隔离区将基板划分为第一电极区和第二电极区，分别在其表面溅射铂膜层和钨膜层，同时在隔离区上设置相应的电解质混合物层，将铂膜层和钨膜层进行连接，从而改进氢气传感器的工作范围和降低功耗，但同时也还存在着以下不足：(1)将氢气传感器的基板进行切割，然后在氢气传感器的几何结构上进行精细化操作，其加工精细程度高，且需要在表面溅射不同的材料，制备工艺繁琐；(2)其表面敏感材料并未考虑到多种混合气体可能引起的氢气传感器识别能力降低的问题，在敏感层材料角度未做出相应的改善。

公开号为CN113933360A的中国专利公开了一种用于提高氢气传感器性能的掺杂型α-Fe₂O₃基敏感材料的制备方法，采用沉淀剂协助水热合成法，一步合成所需的敏感材料，通过使用α-Fe₂O₃材料作为氢气传感器基本敏感材料，并在其中掺杂Mn和Ni等元素提高氢气传感器的相关性能，但也存在以下不足：(1)锰和镍元素作为金属元素对氢气并不具有很强的选择性，传感器性能虽有提升，但在多气体混合状态下的选择性低的问题未被解决；(2)未考虑从敏感层材料的制备手段和微观结构出发降低氢气传感器功耗，氢气传感器功耗较高的问题依旧存在。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种氢气传感器钯纳米颗粒敏感层材料的制备方法，其制作步骤和流程更加简洁，制备成本更低，且能降低氢气传感器的功耗。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术实施例：

一种氢气传感器钯纳米颗粒敏感层材料的制备方法，包括以下步骤：