[发明专利]聚吡咯/二氧化钛复合阻抗型薄膜气体传感器及制备方法

摘要

本发明公开了一种聚吡咯/二氧化钛复合阻抗型薄膜气体传感器及制备方法，该气体传感器包括依次设置的陶瓷基体、叉指金电极和气敏薄膜。气敏薄膜包括二氧化钛和在其上原位气相聚合的聚吡咯。该气体传感器可以实现室温下低浓度氨气的检测，响应灵敏度高，响应较快，并有一定的回复性。特别是该传感器具有良好的气体选择性，对湿度不敏感，抗干扰能力强，加上其制备过程简单，易于控制，避免了聚吡咯难以加工的问题，适用于批量生产，因此可适用于工业生产、过程控制、环境监测、现代农业生产等领域对于氨气的灵敏检测和控制。

主权项

一种聚吡咯/二氧化钛复合阻抗型薄膜气体传感器的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1) 在陶瓷基体表面通过蒸发法沉积5对叉指宽度为40μm，叉指间隙为40μm的叉指金电极，制得具有叉指金电极的陶瓷基体；(2) 向盛有185ml去离子水的磨口锥形瓶中加入1.5ml浓硝酸并搅拌，然后滴加15ml钛酸四异丙酯，加热至80℃，蒸出100ml水，得到浅蓝色的二氧化钛胶体；(3) 以制备的胶体配制16mg/ml二氧化钛胶体浸涂液将具有叉指金电极的陶瓷基体浸入1分钟，100℃下烘干；(4) 将沉积有二氧化钛胶体的陶瓷基体浸入0.02M聚苯乙烯磺酸和0.02M过硫酸铵的混合水溶液1分钟并晾干；(5) 在20℃下将步骤（4）得到的陶瓷基体在吡咯饱和蒸汽中放置1小时，引发吡咯气相聚合，得到聚吡咯/二氧化钛复合阻抗型薄膜气体传感器；所述的制备方法在p型半导体聚吡咯与n型半导体二氧化钛之间引入了p/n结，促进聚吡咯/二氧化钛复合阻抗型薄膜的电荷迁移，降低氨气的物理吸附焓，提高了响应灵敏度和回复性；所述的聚吡咯/二氧化钛复合阻抗型薄膜气体传感器在室温下对于5‑200 ppm的氨气的响应3.2%~77.5%，对于25 ppm的氨气有回复性，相对湿度在10‑80%RH的范围内变化时，对湿度无响应，对于1000ppm正己烷，乙醚，丙酮，甲醇蒸汽的响应分别为0.9%，1.1%，1.4%，2.2%，对于浓度为干扰气体1/100的10ppm浓度氨气有6.8%的响应。