[发明专利]以碳化硅纳米线为气敏材料制备气体传感器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备高温气体传感器的方法，尤其是涉及以碳化硅纳米线为气敏材料制备高温气体传感器的方法。

背景技术

随着科技的发展，越来越多的领域，如航空、航天、军事、通讯、核能、工业生产和安全检测等, 迫切需要能在高温、抗辐射等苛刻条件下工作的气体传感器。大多数气敏材料不能满足这种苛刻的环境。碳化硅具有一系列优异性能，如高的热稳定性、强耐化学腐蚀性、高饱和电子漂移速度、高临界击穿电场和高热传导率等，适合于制造高温、高频、抗辐射和大功率电子器件。目前以碳化硅体材料或薄膜制备的氢气传感器已有报道，但仍存在响应速度较慢、灵敏度不高和成本高等系列问题。

一维纳米材料具有大的比表面积，表面活性高，对物理和化学环境非常敏感，在传感器件中展现很好的应用前景。近几年一维碳化硅纳米材料的快速发展为新型高温气敏材料的开发提供了契机。基于碳化硅材料的优点，一维碳化硅纳米材料高温氢气传感器的制备对于高温气体传感器的开发具有重要意义。

发明内容

为了实现在高温、高抗辐射等苛刻条件下工作的气体传感，提高气体传感灵敏度和反应速度，本发明的目的在于提供一种以碳化硅纳米线为气敏材料制备高温气体传感器的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的，具体步骤如下：

以纳米线为气敏材料，采化学还原或光还原法在纳米线的表面生成贵金属催化剂纳米粒子，然后将表面贵金属纳米粒子修饰的纳米线离心分离，并将其沉积混合物超声分散在乙醇中，然后将纳米线悬浮液滴在耐高温绝缘材料基底上，在纳米线的两端引入金属电极，并进行退火处理，然后在电极的两端引入导线，实现单根纳米线传感器的制备；所述的气敏材料为碳化硅纳米线。

化学还原法在碳化硅纳米线表面生成Pt催化剂纳米粒子，将0.1克碳化硅纳米线超声分散在10 ml水中，然后将1 ml浓度为20-30 mmol/L的 K₂PtCl₄和2 ml 0.1-0.5 mol/L的抗坏血酸加入到悬浮液中，震荡混合后，将混合物置于80oC水浴锅中反应10-15小时，然后离心分离，将获得沉积混合物超声分散在10 ml乙醇中，获得表面沉积贵金属Pt的碳化硅纳米线。

利用光还原法在碳化硅纳米线表面沉积贵金属Pd，将5 ml浓度为5-10 mmol/L的PdCl₂和20 ml浓度为1-2％的乙酸水溶液，移入到含有0.1克碳化硅纳米线的容器里，用超声波振荡10 min后，将混合液转移到石英反应器中。反应器密封后，用高纯氮吹扫20 min，将反应器内的氧除去．然后，将反应器用高压汞灯光照6 h，再经离心分离、浸洗和干燥步骤得到表面沉积贵金属Pd的碳化硅纳米线。

利用光还原法在碳化硅纳米线表面沉积贵金属Ag，将5ml浓度为5-10 mmol/L的AgNO₃和20 ml浓度为1-2％的乙酸水溶液，移入到含有0.1克碳化硅纳米线的容器里，用超声波振荡10 min后，将混合液转移到石英反应器中。反应器密封后，用高纯氮吹扫20 min，将反应器内的氧除去．然后，将反应器用高压汞灯光照6 h，再经离心分离、浸洗和干燥等步骤便可以得到表面沉积贵金属Ag的碳化硅纳米线。

所述的耐高温绝缘材料基底为以石英、氧化铝或玻璃耐高温绝缘材料。

所述采用的电极为金、银和铂金属。

本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是：

1.本发明利用SiC纳米线为气敏材料，实现了高温下气体传感器的制备，对于高温、高抗辐射等苛刻条件下工作的气体传感具有一定的意义。

2.以贵金属纳米粒子（如：Pt、Pd和Ag）为碳化硅纳米线的表面修饰，贵金属纳米粒子催化剂的使用，提高了气敏的反应速度和灵敏度。

附图说明

图1是碳化硅纳米线表面铂纳米粒子修饰的透射电镜照片。

图2是在600 oC高温下，碳化硅纳米线高温传感器检测氢气的时间-电流曲线。

具体实施方式

一种以SiC纳米线为气敏材料高温气体传感器制备的实施例：

实施例1：