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1、(10)申请公布号 CN 102235988 A (43)申请公布日 2011.11.09 CN 102235988 A *CN102235988A* (21)申请号 201010172554.1 (22)申请日 2010.05.07 G01N 27/00(2006.01) (71)申请人 上海市格致中学 地址 200001 上海市广东路 615 号 (72)发明人 黄雨健 (54) 发明名称 一种基于新型SnO2纳米材料的气体传感器及 其制备方法 (57) 摘要 本发明涉及一种基于新型 SnO2纳米棒单晶 材料的气体传感器， 其包括基底， 叉指型金属电极 层， 传感导电体， 所述叉指型金属电。
2、极层设置在所 述基底上， 所述传感导电体为表面带瘤节点 SnO2 纳米棒单晶薄膜材料， 其被设置在所属叉指型金 属电极层上。本发明中的基于新型 SnO2纳米棒单 晶材料的气体传感器所采用的传感导电体是可以 大规模生产的表面带瘤节点 SnO2纳米棒单晶材 料， 其制备工艺简单易行， 重复性好， 原料容易得 到， 制备成本低廉， 且在微观结构上是由大量的纳 米杆组成， 具有巨大的表面比， 因此所述气体传感 器具有很高的灵敏度， 有望在工业安全等领域获 得重要应用。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 。
3、CN 102235992 A1/1 页 2 1. 一种基于新型 SnO2纳米棒单晶材料的气体传感器， 包括基底 (1)， 叉指型金属电极 层 (2)， 传感导电体 (3)， 其特征在于， 所述叉指型金属电极层 (2) 设置在所述基底 (1) 上， 所述传感导电体 (3) 为表面带瘤节点 SnO2纳米棒单晶薄膜材料， 其被设置在所属叉指型金 属电极层 (2) 上。 2. 根据权利要求 1 所述的基于新型 SnO2纳米棒单晶材料的气体传感器， 其特征在于， 所述基底 (1) 为绝缘基底。 3. 根据权利要求 1 所述的基于新型 SnO2纳米棒单晶材料的气体传感器， 其特征在于， 所述叉指型金属电极。
4、层(2)是在所述基底(1)上由微电子工艺制成的铂金电极， 为叉指型。 4. 根据权利要求 1 所述的基于新型 SnO2纳米棒单晶材料的气体传感器， 其特征在于， 所述表面带瘤节点SnO2纳米棒单晶材料的长度为几十微米， 直径大概为100-600nm， 其覆在 所述叉指型金属电极层 (2) 上。 权 利 要 求 书 CN 102235988 A CN 102235992 A1/3 页 3 一种基于新型 SnO2纳米材料的气体传感器及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种气体传感器及其制备方法， 特别地， 涉及一种基于表面带瘤节点 SnO2纳米棒单晶薄膜材料的气体传感器及其制备方法。 背景。
5、技术 0002 气体传感器通常用来检测气体中的特定成分， 用来对有毒、 有害气体进行检测， 对 易燃易爆气体进行安全警报， 对要了解的气体进行检测、 分析和研究等。 目前工业化生产使 用的气体传感器主要有两种类型， 一种是基于电化学原理的气体传感器 ； 另一种是以半导 体氧化物材料作为传感导电体的气体传感器。一般说来作为传感导电体的材料微粒粒度 越小， 则表面积越大， 传感器与众位气体接触而发生的相互作用也越大， 敏感度也越高。由 于纳米材料具有巨大的表面积， 其表面能吸附大量的气体分子。因此， 使用纳米材料制备 的传感器具有很高的灵敏度。目前国际上已有采用 SnO2纳米结构材料作为传感导电体。
6、的 报道， 如 High ethanol sensitive SnO2 microspheres.Sens.Actuators B (2006)113， 937-943.Linear ethanol sensing of SnO2 nanorodswith extremely high sensitivity. Appl.Phys.Lett.2006， 88， 083105.Linearethanol sensing of SnO2 nanorods with extremely high sensitivity.Appl.Phys.Lett.(2006)88， 083105.。 但上述这些传。
7、感器在 实际应用中具有灵敏度相对较低、 合成材料成本较高等缺点。 发明内容 0003 本发明的目的在于提出一种基于 SnO2纳米棒单晶薄膜材料的气体传感器， 所述 SnO2纳米棒单晶薄膜材料由大量纳米杆组成， 表面带瘤节点， 具有极大的表面比， 具有很高 的灵敏度。 0004 为实现上述目的， 本发明提供一种基于新型 SnO2纳米棒单晶材料的气体传感器， 包括基底， 叉指型金属电极层， 传感导电体， 所述叉指型金属电极层设置在所述基底上， 所 述传感导电体为表面带瘤节点 SnO2纳米棒单晶薄膜材料， 其被设置在所属叉指型金属电极 层上。 0005 其中， 所述基底为绝缘基底。 0006 其中，。
8、 所述叉指型金属电极层是在所述基底上由微电子工艺制成的铂金电极， 为 叉指型。 0007 其中， 所述表面带瘤节点 SnO2纳米棒单晶材料的长度为几十微米， 直径大概为 100-600nm， 其覆在所述叉指型金属电极层上。 0008 本发明的优点 ： 0009 1. 本发明的制备方法是无需借助微纳米观测和操作仪器， 所采用的传感导电体是 可以大规模生产的大规模生产的表面带瘤节点 SnO2纳米棒单晶材料， 制备工艺简单易行， 重复性好， 原料容易得到， 制备成本低廉， 非常适于用来制备大量的 SnO2气体传感器 ； 0010 2.本发明中所采用的传感导电体， 表面带瘤节点SnO2纳米棒单晶薄膜材。
9、料是一种 说 明 书 CN 102235988 A CN 102235992 A2/3 页 4 具有独特形貌特征的 SnO2材料， 它在微观结构上是由大量的纳米杆组成， 具有巨大的表面 比， 因此该传感器具有很高的灵敏度， 有望在工业安全等领域获得重要应用。 附图说明 0011 图 1 是本发明的基于 SnO2纳米棒单晶薄膜材料的气体传感器结构简图 ； 0012 图 2 是本发明的基于 SnO2纳米棒单晶薄膜材料的气体传感器示意图 ； 0013 图 3 是本发明的基于 SnO2纳米棒单晶薄膜材料的气体传感器在酒精气体中的测 试结果曲线 ； 0014 图 4 是本发明的基于 SnO2纳米棒单晶薄。
10、膜材料的气体传感器在一氧化碳气体中 的测试结果曲线 ； 0015 图 5 是本发明的基于 SnO2纳米棒单晶薄膜材料的气体传感器在甲烷气体中的测 试结果曲线。 具体实施方式 0016 现结合图 1-5 和实施例进一步说明本发明的技术方案。如图 1 所示， 为本发明的 基于 SnO2纳米棒单晶薄膜材料的气体传感器结构简图。其中， 所述气体传感器包括基底 1， 叉指型金属电极层 2， 传感导电体 3， 所述叉指型金属电极层 2 设置在所述基底 1 上， 所述传 感导电体 3 为表面带瘤节点 SnO2纳米棒单晶薄膜材料， 其被设置在所属叉指型金属电极层 2 上。所述基底 1 为绝缘基底。所述叉指型金。
11、属电极层 2 是在所述基底 1 上由微电子工艺 制成的铂金电极， 为叉指型。 所述表面带瘤节点SnO2纳米棒单晶材料的长度为几十微米， 直 径大概为 100-600nm， 其覆在所述叉指型金属电极层 2 上。图 2 则为本发明的基于 SnO2纳 米棒单晶薄膜材料的气体传感器示意图。 0017 图 3-5 则为本发明的基于 SnO2纳米棒单晶薄膜材料的气体传感器分别在酒精、 一 氧化碳和甲烷气体中的测试结果曲线。下面将详细介绍一下所述的基于 SnO2纳米棒单晶 薄膜材料的气体传感器在酒精、 一氧化碳和甲烷气体中的制备及测试方法。 为使行文简洁， 下列的每个实施例仅罗列关键的技术参数。 0018 。
12、实施例 1 ： 0019 第一步中， 在单晶硅片基底表面制备叉指型电极 ； 第二步中， 清洗基底， 并晾干 ； 第三步中， 取少量合成的表面带瘤节点 SnO2纳米棒单晶薄膜材料放入去离子丙二醇溶液中 超声五分钟， 使其离散 ； 第四步中， 将该样品先放入 125烘箱内 60 分钟， 后在通风处晾制 48 小时 ； 第五步中， 联入电路， 使该气敏元件先在空气中工作 24 小时。第六步中， 放入浓度 为 100ppmCH3CH2OH 气氛中进行测试。 0020 实施例 2 ： 0021 第一步中， 在单晶硅片基底表面制备叉指型电极 ； 第二步中， 清洗基底， 并晾干 ； 第三步中， 取少量合成的。
13、表面带瘤节点 SnO2纳米棒单晶材料放入去离子丙二醇溶液中超声 五分钟， 使其离散 ； 第四步中， 将该样品先放入 100烘箱内 60 分钟， 后在通风处晾制 48 小 时 ； 第五步中， 联入电路， 使该气敏元件先在空气中工作 24 小时。第六步中， 放入 CO 气氛中 进行测试。 0022 实施例 3 ： 说 明 书 CN 102235988 A CN 102235992 A3/3 页 5 0023 第一步中， 在单晶硅片基底表面制备叉指型电极 ； 第二步中， 清洗基底， 并晾干 ； 第三步中， 取少量合成的表面带瘤节点 SnO2纳米棒单晶材料放入去离子丙二醇溶液中超声 五分钟， 使其离散。
14、 ； 第四步中， 将该样品先放入 110烘箱内 60 分钟， 后在通风处晾制 48 小 时 ； 第五步中， 联入电路， 使该气敏元件先在空气中工作 24 小时。第六步中， 放入 CH4气氛 中进行测试。 0024 因此， 本发明的优点在于 ： 0025 1. 本发明的制备方法是无需借助微纳米观测和操作仪器， 所采用的传感导电体是 可以大规模生产的大规模生产的表面带瘤节点 SnO2纳米棒单晶材料， 制备工艺简单易行， 重复性好， 原料容易得到， 制备成本低廉， 非常适于用来制备大量的 SnO2气体传感器 ； 0026 2.本发明中所采用的传感导电体， 表面带瘤节点SnO2纳米棒单晶薄膜材料是一种。
15、 具有独特形貌特征的 SnO2材料， 它在微观结构上是由大量的纳米杆组成， 具有巨大的表面 比， 因此该传感器具有很高的灵敏度， 有望在工业安全等领域获得重要应用。 0027 以上对本发明的具体实施例进行了详细描述， 但本发明并不限制于以上描述的具 体实施例， 其只是作为范例。对于本领域技术人员而言， 任何对该表面带瘤节点 SnO2纳米 棒单晶薄膜材料及其制备方法进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此， 在 不脱离本发明的精神和范围下所作出的均等变换和修改， 都应涵盖在本发明的范围内。 说 明 书 CN 102235988 A CN 102235992 A1/3 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 102235988 A CN 102235992 A2/3 页 7 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 102235988 A CN 102235992 A3/3 页 8 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 102235988 A 。