專利名稱：一種表面摻雜Au或Pt納米晶的敏感膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體傳感器敏感膜制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種表面摻雜Au或Pt納米晶的敏感膜的制備方法，可應(yīng)用傳感器或催化等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
一氧化碳(CO)氣體是一種無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味的有毒有害氣體，常見于我們的生活當(dāng)中。凡含碳的物質(zhì)燃燒不完全時(shí)，都可產(chǎn)生CO氣體。在工業(yè)生產(chǎn)中接觸CO的作業(yè)不下70余種，如冶金工業(yè)中煉焦、煉鐵、鍛冶、鑄造和熱處理的生產(chǎn)；化學(xué)工業(yè)中合成氨、丙酮、光氣、甲醇的生產(chǎn)礦井放炮、煤礦瓦斯爆炸事故；碳素石墨電極制造等，而使用柴油、汽油的內(nèi)燃機(jī)廢氣中也含CO約1% 8%。一氧化碳進(jìn)入人體之后會(huì)和血液中的血紅蛋白結(jié)合，進(jìn)而使血紅蛋白不能與氧氣結(jié)合，從而引起機(jī)體組織出現(xiàn)缺氧，導(dǎo)致人體窒息死亡。因此一 氧化碳具有毒性。氫氣(H2)在空氣中則極易發(fā)生爆炸，會(huì)對(duì)人的生命及財(cái)產(chǎn)造成很大的損害。因此檢測(cè)CO和H2在工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)療護(hù)理等方面非常重要。檢測(cè)CO和H2的傳感器中，有電化學(xué)傳感器、紅外傳感器、催化燃燒式氣體傳感器、半導(dǎo)體傳感器等。電化學(xué)傳感器有著易于中毒的缺點(diǎn)，紅外傳感器成本高，而且不易攜帶，催化燃燒式氣體傳感器則選擇性比較差。而半導(dǎo)體氣體傳感器是通過(guò)半導(dǎo)體敏感膜與氣體的吸附和反應(yīng)從而引起其電學(xué)特性的變化，通過(guò)檢測(cè)其變化來(lái)達(dá)到識(shí)別和檢測(cè)其濃度的功能，半導(dǎo)體敏感膜的種類多樣，制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，而且可以通過(guò)摻雜等手段提高其選擇性和靈敏度，因此半導(dǎo)體傳感器在檢測(cè)氣體方面有著較好的前景。在以電阻變化為檢測(cè)原理的半導(dǎo)體氣體傳感器中敏感膜的制備是傳感器的核心。這是由于半導(dǎo)體傳感器是利用敏感膜與反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)而達(dá)到檢測(cè)敏感物的原理，敏感膜的選擇和制備對(duì)氣體傳感器性能有著決定性的影響。SnO2或ZnO都是比較成熟的半導(dǎo)體氣敏材料，它們?cè)跈z測(cè)CO和H2有著良好的性能；而合理?yè)诫s的SnO2或ZnO敏感膜則會(huì)使進(jìn)一步提高氣體傳感器在檢測(cè)CO和H2氣體時(shí)的靈敏度和穩(wěn)定性。但是目前應(yīng)用摻雜的ZnO敏感膜的氣體傳感器，大部分都是通過(guò)溶液反應(yīng)后將摻雜后的ZnO復(fù)合物轉(zhuǎn)移到傳感器上，其膜的粘附性較差，有時(shí)候還需要與有機(jī)粘附劑混合后才能轉(zhuǎn)移到基底上。因此尋找一種新型摻雜SnO2或ZnO敏感膜成膜方式對(duì)于傳感器領(lǐng)域的研究和工業(yè)生產(chǎn)都有積極的作用。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種表面摻雜Au或Pt納米晶的敏感膜的制備方法，以制備出摻雜分散Au或Pt的納米晶顆粒的敏感膜，提高敏感膜的敏感度、選擇性以及穩(wěn)定性。
( 二)技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種表面摻雜Au或Pt納米晶的敏感膜的制備方法，該方法先在耐高溫襯底上生長(zhǎng)一層SnO2或ZnO敏感膜，然后在該SnO2或ZnO敏感膜上生長(zhǎng)一層Au或Pt，最后在退火爐里退火得到表面摻雜Au或Pt納米晶的SnO2或ZnO敏感膜。上述方案中，所述耐高溫襯底為 SiO2或Al2O3襯底。上述方案中，所述在耐高溫襯底上生長(zhǎng)一層SnO2或ZnO敏感膜，是采用電子束蒸發(fā)或者磁控濺射的方式實(shí)現(xiàn)的；Sn02*Zn0敏感膜的厚度為10nm-5000nm。上述方案中，所述在該SnO2或ZnO敏感膜上生長(zhǎng)一層Au或Pt，是采用電子束蒸發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)的；Au或Pt的厚度為3 A -6人。上述方案中，所述在退火爐里退火,是將表面生長(zhǎng)有Au或Pt的SnO2或ZnO敏感膜放入溫度為550°C -1000°C的退火爐里退火30分鐘至3小時(shí)。(三)有益效果本發(fā)明的有益效果在于，可以在SnO2或ZnO敏感膜上摻雜Au/Pt納米晶顆粒，通過(guò)Au或Pt納米晶顆粒的催化作用，可以有效降低氣體吸附的勢(shì)能，從而提高SnO2敏感膜的氣體吸附效率，同時(shí)由于Au或Pt對(duì)H2或CO的催化效果比較好，可以較為顯著提高氣體傳感器對(duì)CO和H2的敏感度、選擇性及穩(wěn)定性。


為了更進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例子，對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描述，其中，圖I是依照本發(fā)明實(shí)施例在在耐高溫襯底上生長(zhǎng)一層SnO2或ZnO敏感膜后的示意圖。圖2是依照本發(fā)明實(shí)施例將摻雜Au或Pt的SnO2或ZnO敏感膜放入退火爐里退火后的不意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明提供了一種表面摻雜Au或Pt納米晶的敏感膜的制備方法，該方法先在耐高溫襯底上生長(zhǎng)一層SnO2或ZnO敏感膜，然后在該SnO2或ZnO敏感膜上生長(zhǎng)一層Au或Pt，最后在退火爐里退火得到表面摻雜Au或Pt納米晶的SnO2或ZnO敏感膜。本發(fā)明能制備出摻雜分散Au/Pt的納米晶顆粒的敏感膜，能較為顯著的提高敏感膜的敏感度、選擇性以及穩(wěn)定性。圖I示出了依照本發(fā)明實(shí)施例在在耐高溫襯底上生長(zhǎng)一層SnO2或ZnO敏感膜后的不意圖。其中，耐聞溫襯底可以為SiO2或Al2O3襯底,可以耐1000 C的聞溫。在耐聞溫襯底上生長(zhǎng)一層SnO2或ZnO敏感膜，可以采用電子束蒸發(fā)或者磁控濺射的方式實(shí)現(xiàn)；Sn02或ZnO敏感膜的厚度為10nm-5000nm。然后，采用電子束蒸發(fā)的方式在該SnO2或ZnO敏感膜上生長(zhǎng)一層Au或Pt，Au或Pt的厚度為3 A-6 A。最后，將表面生長(zhǎng)有Au或Pt的SnO2或ZnO敏感膜放入溫度為550°C -1000°C的退火爐里退火30分鐘至3小時(shí)。圖2是依照本發(fā)明實(shí)施例將摻雜Au或Pt的SnO2或ZnO敏感膜放入退火爐里退火后的示意圖。可見，本發(fā)明能制備出摻雜分散Au/Pt的納米晶顆粒的敏感膜，能較為顯著的提高敏感膜的敏感度，選擇性以及穩(wěn)定性。
以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種表面摻雜Au或Pt內(nèi)米晶的敏感膜的制備方法，其特征在于，該方法先在耐高溫襯底上生長(zhǎng)一層SnO2或ZnO敏感膜，然后在該SnO2或ZnO敏感膜上生長(zhǎng)一層Au或Pt，最后在退火爐里退火得到表面摻雜Au或Pt內(nèi)米晶的SnO2或ZnO敏感膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面摻雜Au/Pt納米晶的敏感膜的制備方法，其特征在于，所述耐高溫襯底為SiO2或Al2O3襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面摻雜Au/Pt納米晶的敏感膜的制備方法，其特征在于，所述在耐高溫襯底上生長(zhǎng)一層SnO2或ZnO敏感膜，是采用電子束蒸發(fā)或者磁控濺射的方式實(shí)現(xiàn)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面摻雜Au/Pt納米晶的敏感膜的制備方法，其特征在于，所述在耐高溫襯底上生長(zhǎng)一層SnO2或ZnO敏感膜，SnO2或ZnO敏感膜的厚度為10nm-5000nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面摻雜Au/Pt納米晶的敏感膜的制備方法，其特征在于，所述在該SnO2或ZnO敏感膜上生長(zhǎng)一層Au或Pt，是采用電子束蒸發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)的。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面摻雜Au/Pt納米晶的敏感膜的制備方法，其特征在于，所述在該SnO2或ZnO敏感膜上生長(zhǎng)一層Au或Pt，Au或Pt的厚度為3 A -6 A。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面摻雜Au/Pt納米晶的敏感膜的制備方法，其特征在于，所述在退火爐里退火，是將表面生長(zhǎng)有Au或Pt的SnO2或ZnO敏感膜放入溫度為5500C -1000°C的退火爐里退火30分鐘至3小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種表面摻雜Au或Pt納米晶的敏感膜的制備方法，該方法先在耐高溫襯底上生長(zhǎng)一層SnO2或ZnO敏感膜，然后在該SnO2或ZnO敏感膜上生長(zhǎng)一層Au或Pt，最后在退火爐里退火得到表面摻雜Au或Pt納米晶的SnO2或ZnO敏感膜。利用本發(fā)明，可以在SnO2或ZnO敏感膜上摻雜Au/Pt納米晶顆粒，較為顯著提高氣體傳感器對(duì)CO和H2的敏感度、選擇性及穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)C23C14/08GK102965622SQ201210553829
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者李冬梅, 陳鑫, 梁圣法, 詹爽, 張培文, 路程, 謝常青, 劉明 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所