一種氫氣傳感器的制備方法及氫氣傳感器技術

本發明專利技術提供了一種氫氣傳感器的制備方法，包括如下步驟：S1，分別稱量預定質量的二氧化鈦和氧化銦，并將二者進行混合；S2，將在S1中稱量得到的二氧化鈦和氧化銦的混合物進行球磨，從而得到均勻混合的所述二氧化鈦和所述氧化銦的粉末；S3，稱取預定質量的經過球磨后的粉末，然后對粉末進行壓片成型；S4，將壓片成型的壓片400?800℃進行熱處理，熱處理時間介于2?4小時之間；S5，對經過熱處理工藝的壓片制作電極，并得到氫氣傳感器。本發明專利技術提供的氫氣傳感器的制備方法容易實現，所述二氧化鈦和所述氧化銦均為普通的納米顆粒，原材料的來源廣泛。本發明專利技術還提供一種氫氣傳感器。

Preparation method of hydrogen sensor and hydrogen sensor

The present invention provides a method for preparing hydrogen sensor, which comprises the following steps: S1, titanium oxide and indium oxide are weighing the predetermined quality, and the two are mixed; the mixture in S1 S2, titanium oxide and indium oxide obtained by weighing the ball milling, in order to get the uniform mixing and titanium dioxide the indium oxide powder; S3, said that after the milled powders from the predetermined quality, and then pressing the powder; S4, the tablet compression molding 400 800 DEG C for heat treatment, heat treatment time ranged from 2 to 4 hours between; S5, after the heat treatment process of pressing the electrode and hydrogen sensor. The preparation method of the hydrogen sensor provided by the invention is easy to realize, and the titanium dioxide and the indium oxide are ordinary nano particles, and the raw materials are widely used. The invention also provides a hydrogen sensor.

【技術實現步驟摘要】
一種氫氣傳感器的制備方法及氫氣傳感器
本專利技術涉及氫氣傳感器的
，特別地，涉及一種氫氣傳感器及所述氫氣傳感器的制備方法。
技術介紹
新世紀以來，世界能源的消耗量急劇增加，使得石油和煤礦等原始資源日益枯竭，并且隨著人們環保意識的加強，這些污染環境的能源越來越不被接受，各種替代能源必將出現。氫氣作為新能源的一種，具有燃燒產物是水，沒有污染；燃燒熱大，放熱多；來源廣泛，可再生等優點，當前國際市場上氫氣用量是很大的，而且以每年大于8％的速率增長。但是氫氣容易爆炸，儲存十分危險，對于氫氣的安全問題急需解決。因此，研究氣體傳感器對氫氣的檢測具有重要意義。氫氣傳感器的分類主要有半導體型傳感器、熱電型傳感器和光纖傳感器，其中，利用金屬氧化物半導體材料制備的氣敏傳感器因具有靈敏度高、響應快、成本低、壽命長的優點，近年來得到了廣泛的應用。二氧化鈦是一種N型半導體金屬氧化物，其價廉易得、無毒、催化活性高、氧化能力強、穩定性好，是一種常用氣敏傳感器材料。當前二氧化鈦對于氫氣檢測的研究，不僅二氧化鈦多孔結構制作方法復雜，摻雜物質繁多，而且傳感器的檢測多在高溫高真空的環境。通常二氧化鈦傳感器隨著溫度降低，其靈敏度降低，響應時間和恢復時間隨著溫度降低會急劇增加。此外二氧化鈦傳感器的恢復性能很差。因此提供一種能夠常溫檢測、靈敏度高且恢復時間短的氫氣傳感器十分有必要。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術提供一種能夠常溫檢測、靈敏度高且恢復時間短的氫氣傳感器以及該氫氣傳感器的制備方法。一種氫氣傳感器的制備方法，包括如下步驟：S1，分別稱量預定質量的二氧化鈦和氧化銦，并將二者進行混合；S2，將在S1中稱量得到的二氧化鈦和氧化銦的混合物進行球磨，從而得到均勻混合的所述二氧化鈦和所述氧化銦的粉末；S3，稱取預定質量的經過球磨后的粉末，然后對粉末進行壓片成型；S4，將壓片成型的壓片400-800℃進行熱處理，熱處理時間介于2-4h之間；S5，對經過熱處理工藝的壓片制作電極，并得到氫氣傳感器。優選的，所述二氧化鈦為銳鈦礦相或者金紅石相，或者所述二氧化鈦為銳鈦礦和金紅石相的混合物。優選的，經過球磨后的所述二氧化鈦和所述氧化銦的粉末的粒徑介于10-100納米之間。優選的，所述述氧化銦的質量與所述二氧化鈦和所述氧化銦的總質量之比介于0-20％之間。優選的，在步驟S1之前，還包括將所述二氧化鈦置于450℃的溫度保溫1小時，以及將所述氧化銦置于600℃保溫1小時。優選的，在步驟S3和S4之間，還包括將所述壓片先置于100℃的環境中保溫1小時的預處理步驟。一種氫氣傳感器，包括壓片以及Pt電極，所述Pt電極設置于所述壓片一側的表面，所述壓片由所述二氧化鈦粉末和氧化銦粉末混合后壓制形成，并且所述氧化銦粉末與所述二氧化鈦粉末和所述氧化銦粉末的總質量之比介于0-20％之間。優選的，所述壓片呈圓形，其直徑為16毫米，厚度為2毫米。優選的，所述Pt電極包括第一電極和第二電極，所述第一電極和所述第二電極均設置于所述壓片同一側的表面，并且二者平行間隔設置。優選的，所述第一電極和所述第二電極均為長方形。本專利技術提供的氫氣傳感器可以在常溫下進行檢測，不僅能夠檢測到的氫氣濃度范圍廣，并且響應和恢復快速，靈敏度高。另外，本專利技術提供的氫氣傳感器的制備方法容易實現，所述二氧化鈦和所述氧化銦均為普通的納米顆粒，原材料的來源廣泛。附圖說明圖1是本專利技術提供的氫氣傳感器的結構示意圖。圖2為實施例一中提供的壓片傳感器在不同氫氣濃度下的響應恢復曲線圖。圖3為實施例一中提供的壓片傳感器在1000ppm濃度氫氣下的響應恢復曲線圖。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。除非上下文另有特定清楚的描述，本專利技術中的元件和組件，數量既可以單個的形式存在，也可以多個的形式存在，本專利技術并不對此進行限定。本專利技術中的步驟雖然用標號進行了排列，但并不用于限定步驟的先后次序，除非明確說明了步驟的次序或者某步驟的執行需要其他步驟作為基礎，否則步驟的相對次序是可以調整的?？梢岳斫?，本文中所使用的術語“和/或”涉及且涵蓋相關聯的所列項目中的一者或一者以上的任何和所有可能的組合。請參閱圖1，是本專利技術提供的氫氣傳感器的結構示意圖。本專利技術提供一種氫氣傳感器100，所述氫氣傳感器包括壓片10和Pt電極20。所述Pt電極20設置于所述壓片10一側的表面。所述壓片10的原料包括二氧化鈦粉末和氧化銦粉末，并且所述氧化銦粉末占所述二氧化鈦粉末和所述氧化銦粉末總質量的0-20％。預定比例的所述二氧化鈦粉末和所述氧化銦粉末充分混合，然后進行壓片成型，進一步于進行400-800℃進行熱處理即得到所述壓片10。所述壓片10呈圓片狀，并且所述壓片10的直徑為16毫米，厚度為2毫米。當然，在其他的實施方式中，所述壓片10還可以為其它形狀以及其它尺寸，本專利技術對此不做限定。所述Pt電極20設置于所述壓片10的頂部表面。所述Pt電極20包括第一電極21和第二電極22。所述第一電極21和所述第二電極22均呈長方形形狀，并且二者之間間隔預定的距離并且呈平行設置。在本實施方式中，所述第一電極21和所述第二電極22之間間隔5毫米設置。當然，在其他實施方式中，所述第一電極21和所述第二電極22之間還可以間隔其它距離，本專利技術對其不做限定。對所述氫氣傳感器100的測試方法如下：在本專利技術中采用靜態配氣法對所述氫氣傳感器100進行測試。其中環境為測試溫度25℃，相對濕度為25-30％RH。首先將氫氣和氬氣進行混合形成混合氣體，所述混合氣體中的氫氣的濃度介于50-1000ppm之間，所述混合氣體的流速控制為50sccm。將所述氫氣傳感器置于混合氣體的流速為50sccm的環境中，當然，在其他的實施方式中，所述混合氣體的流速還可以設置為其它數值，本專利技術對此不做限定。所述氫氣傳感器100可以吸附氫氣，吸附氫氣后的所述氫氣傳感器100的電導率升高。當然，當氫氣傳感器100脫附氫氣時，此時所述氫氣傳感器100的電導率降低。當所述氫氣傳感器100吸附氫氣時，所述氫氣傳感器100可以得到自所述氫氣轉移的電子，從而提高所述氫氣傳感器100的導電率。具體地，所述氫氣傳感器100中的二氧化鈦的導帶得到自所述氫氣轉移的電子，并在所述壓片10的表面積聚，從而增強了所述氫氣傳感器100的導電率。同樣的，當所述氫氣傳感器100脫附氫氣時，所述氫氣傳感器100釋放得到自所述氫氣轉移的電子，此時所述氫氣傳感器100的導電率降低。具體地，所述氫氣傳感器100中的二氧化鈦的導帶失去自所述氫氣轉移的電子并轉移至氫離子，此時所述氫氣傳感器100的導電率會降低，最終恢復為初始的數值。本專利技術的提供的氫氣傳感器的制備方法包括如下步驟：S1，分別稱量預定質量的二氧化鈦和氧化銦，并將二者進行混合；分別稱取預定質量的二氧化鈦和氧化銦，然后將所述二氧化鈦和所述氧化銦進行混合。其中述氧化銦的質量占二者的總質量介于0-20％之間。在本專利技術中，所述二氧化鈦可以為銳鈦礦相的二氧化鈦或者金紅石相的二氧化鈦，也可以為銳鈦礦相的二氧化鈦和金紅石相的二氧化鈦的混合相。在進行步驟S1之前，還可以包括對所述二氧本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種氫氣傳感器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：S1，分別稱量預定質量的二氧化鈦和氧化銦，并將二者進行混合；S2，將在S1中稱量得到的二氧化鈦和氧化銦的混合物進行球磨，從而得到均勻混合的所述二氧化鈦和所述氧化銦的粉末；S3，稱取預定質量的經過球磨后的粉末，然后對粉末進行壓片成型；S4，將壓片成型的壓片400?800℃進行熱處理，熱處理時間介于2?4小時之間；S5，對經過熱處理工藝的壓片制作電極，并得到氫氣傳感器。

【技術特征摘要】
1.一種氫氣傳感器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：S1，分別稱量預定質量的二氧化鈦和氧化銦，并將二者進行混合；S2，將在S1中稱量得到的二氧化鈦和氧化銦的混合物進行球磨，從而得到均勻混合的所述二氧化鈦和所述氧化銦的粉末；S3，稱取預定質量的經過球磨后的粉末，然后對粉末進行壓片成型；S4，將壓片成型的壓片400-800℃進行熱處理，熱處理時間介于2-4小時之間；S5，對經過熱處理工藝的壓片制作電極，并得到氫氣傳感器。2.根據權利要求1所述的氫氣傳感器的制備方法，其特征在于：所述二氧化鈦為銳鈦礦相或者金紅石相，或者所述二氧化鈦為銳鈦礦和金紅石相的混合物。3.根據權利要求1所述的氫氣傳感器的制備方法，其特征在于，經過球磨后的所述二氧化鈦和所述氧化銦的粉末的粒徑介于10-100納米之間。4.根據權利要求1所述的氫氣傳感器的制備方法，其特征在于，所述述氧化銦的質量與所述二氧化鈦和所述氧化銦的總質量之比介于0-20％之間。5.根據權利要求1所述的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：范佳杰，黃浩，仝可蒙，馬夢君，翟進生，范向偉，邵國勝，
申請(專利權)人：鄭州大學，
類型：發明
國別省市：河南,41