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专利号: 2013105851212
申请人: 中北大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于低温共烧陶瓷技术的非接触无源气体传感器,其特征在于:采用低温共烧陶瓷技术烧结而成,自下而上包括三层:供加热与测温于一体的铂电极层、LC导电连接层以及供无线无源检测的测试电极与电感线圈层,三层结构的陶瓷基底为镂空结构,三层结构各自附有通孔使得三层结构形成LC回路,测试电极表面附着SWNT/ZnO气敏薄膜。

2.根据权利要求1所述的基于低温共烧陶瓷技术的非接触无源气体传感器,其特征在于:所述的铂电极,采用回形电极结构,电极间距采用1:1的比例。

3.根据权利要求1或2所述的基于低温共烧陶瓷技术的非接触无源气体传感器,其特征在于:SWNT/ZnO气敏薄膜的制备工艺为,采用酸化处理过的SWNT,通过旋涂和介电电泳的方法将SWNT排布在顶层的测试电极上,再将ZnO溅射在SWNT上,形成两层气敏薄膜结构。

4.根据权利要求3所述的基于低温共烧陶瓷技术的非接触无源气体传感器,其特征在于SWNT/ZnO气敏薄膜的制备工艺步骤如下:

1)、SWNT提纯后进行酸化处理,使其带上羧基,酸化过程如下:将SWNT粉末加入体积比为3:1的浓硫酸/浓硝酸混合液中30-40min,温度保持140-145℃;待充分沉淀后弃去上层液体,加入过量去离子水稀释后进行真空抽滤;使用去离子水反复清洗SWNT,直至洗液的pH值为7;收集滤膜上的滤出产物将处理后的SWNT与去离子水按一定比例混合,并用

400-500w超声振荡30min以上,充分静置,得到浓度为1.25-1.50ug/mL分散性好且稳定的SWNT悬浮液;

2)、对要沉积SWNT的采用金电阻浆料制成的叉指型测试电极进行氨基单分子层修饰;

清洗电极后,配制lmol/L的4-氨基硫酚乙醇溶液,将顶层的陶瓷基片浸泡24-30h后用乙醇清洗;经N2干燥后可在测试电极-金电极表面接上氨基单分子层,与SWNT表面羧基基团形成化学键连接;

3)、用微量移液器取10-15uL的预先配制好的1.25-1.50ug/mL的SWNT悬浮液滴到处理过的叉指型测试电极上,将涂有SWNT悬浮液的陶瓷基片放在甩胶台上进行旋转,转速约为500-600转/分钟,保证电极表面有一层较均匀的SWNT悬浮液;

4)、介电电泳排列SWNT,把函数信号发生器输出端的正极和负极分别接在叉指型测试电极的两端,调节信号发生器的参数,使输出为频率10MHz、幅值为5VPP的正弦交流信号,电泳沉积5分钟后关闭信号发生器;

5)、加固SWNT与电极的接触,介电电泳组装将SWNT组装在电极上之后,在两电极间施以10Vpp、1kHZ、占空比为1/2的脉冲信号2分钟,使SWNT将被吸附在电极上,且在随后的清洗过程中不发生移动或脱落;

6)、使用去离子水清洗,在80℃的烘箱中放置1小时;

7)、将6)所得的覆有SWNT膜的陶瓷基片放入300℃、N2:H2=19:1的烧结炉中退火1h;

8)、ZnO薄膜的溅射,利用RF磁控溅射的方法在SWNT上制备ZnO薄膜。