室溫下對氫氣與氧氣快速響應的MoO3@Ag納米線氣體傳感器的制備方法，涉及傳感器生產技術領域。將MoO3@Ag納米線分散在二次去離子水中，然后在真空下抽濾得到MoO3@Ag納米線薄膜，然后將MoO3@Ag納米線薄膜在80℃下真空干燥，最后將納米線薄膜制成MoO3@Ag納米線傳感器。本發明專利技術薄膜易于剪裁及器件制備，產品價格便宜、易于保存，在室溫下具有高靈敏性，特別是在室溫下對500ppm的氫氣及1000ppm的氧氣具有良好的傳感性能。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及傳感器生產
技術介紹
三氧化鑰(MoO3)作為一種寬帶隙過渡金屬氧化物半導體，是鑰系化合物中研究最深、應用最廣的鑰化合物，同時也是冶金過程中的一種重要中間產品，是生產鑰粉、鑰系化合物及鑰基制品的重要原料。其在潤滑劑工業、催化、光致及電致變色、氣體傳感、鋰離子電池存儲以及場效應裝置等領域有著重要的應用價值。在過去的幾十年里，MoO3薄膜在氣體傳感領域的應用研究引起了人們的廣泛關注，并取得了良好的研究成果。隨著納米技術的發展，基于納米此03材料的氣體傳感器開始 引起研究者的廣泛關注。E. Comini等人采用氣相沉積法制備了 MoO3納米棒。并研究了該納米棒傳感器在200°C下對C2H5OH和CO氣體的靈敏度。雖然該納米棒傳感器對乙醇和CO氣體的靈敏度比較高，但其工作溫度仍較高。Seong-Hyeon Hong等人采用溶劑熱法制備了MoO2納米晶，隨后將其氧化成MoO3納米顆粒，并研究了該MoO3納米顆粒對H2S氣體的傳感性能。該MoO3納米顆粒對H2S氣體的靈敏度比傳統MoO3粉末的高近100倍，但是傳感器的工作溫度仍然很高(300°C以上)。因此，如何降低以納米MoO3材料為基礎的傳感器的工作溫度仍是現階段研究的重要內容。
技術實現思路
本專利技術目的是提供一種室溫下對氫氣與氧氣快速響應的MoO3OAg納米線氣體傳感器。本專利技術技術方案是將MoO3OAg納米線分散在二次去離子水中，然后在真空下抽濾得到MoO3OAg納米線薄膜，然后將MoO3OAg納米線薄膜在80°C下真空干燥，最后將納米線薄膜制成MoO3OAg納米線傳感器。專利技術人在研究中發現，室溫下在純MoO3納米線表面氣體吸附比較困難，但當在納米線周圍修飾以貴金屬銀后，氣體可以通過Ag納米粒子的“溢出效應”吸附在納米線的表面，同時在納米粒子與納米線的交界區域也可以迅速的吸附，，這些特殊的性能都使其成為理想的氣體傳感器材料。MoO3作為一種寬帶隙(3. 2eV)的N型半導體材料，對于吸附在其表面上的氣體物質可以產生有效的電響應。在MoO3納米線表面修飾銀納米粒子后，可以使在室溫下很難吸附的氣體，有效的在納米線表面以及納米粒子與納米線的交界區域迅速的吸附并發生一系列氧化還原反應，這都將對MoO3OAg納米傳感器的電導與電阻產生影響，通過測定電流-電壓曲線，可以用這種電信號的變化描述氣氛組成的改變，使的MoO3OAg納米線氣體傳感器系統能夠在常溫下快速靈敏檢測氫氣與氧氣。MoO3OAg納米線氣體傳感器工作原理在室溫下當傳感器處于氮氣氣氛時，氮氣中的氧氣可以迅速的吸附在MoO3的表面生成O2。當氫氣通入時，氫氣在Ag納米粒子的表面發生吸附并被分解成H原子，同時在交界區域氫氣也迅速的發生吸附并緊接著H原子。生成的H原子發生溢出并擴散到裸露的三氧化鑰表面。H原子在三氧化鑰表面擴散的過程中會與先前因氧氣吸附而在三氧化鑰表面產生的O2發生反應生成H2O (4H+ O2 — 2H20+ e )，并將電子釋放給三氧化鑰，從而引起傳感器電導的增加和電阻的下降。同時，H原子從Ag納米粒子表面轉移到三氧化鑰表面時，H原子會將三氧化鑰中的六價鑰還原成五價鑰，鑰價態的降低也會引起傳感器電阻的降低。當氫氣的吸附達到飽和后，傳感器的電阻和靈敏度會變得緩慢，從而分別達到最低值和最高值。由于納米線表面銀納米粒子的“溢出效應”，使得室溫下氣體在納米線表面的吸附變得相對容易，因此當通入氧氣時，氧氣在納米線表面發生吸附，氧氣的吸附帶走三氧化鑰表面的電子而生成O2。三氧化鑰表面電子的轉移使得傳感器電阻升高。同時，氧氣將三氧化鑰納米線表面的銀納米粒子氧化成氧化銀，這也引起傳感器的電阻升高。在光的照射下，氧化銀被分解成銀，導致電阻的下降。本專利技術優點Mo03@Ag納米線薄膜價格便宜、易于保存；Mo03@Ag納米線薄膜易于剪裁及器件制備；Mo03@Ag納米線薄膜傳感器在室溫下具有高靈敏性。經測定發現，本專利技術納 米線傳感器在室溫下對500 ppm的氫氣及1000 ppm的氧氣具有良好的傳感性能。附圖說明圖I為在氮氣和不同的氫氣通入時間下MoO3OAg納米線傳感器的特征I-V曲線圖。圖2為室溫下，500 ppm氫氣氣氛中，MoO3OAg納米線傳感器的電阻和靈敏度隨氫氣通氣時間的變化曲線圖。圖3為MoO3OAg納米線傳感器隨不同氫氣濃度和不同通氣時間的電阻和靈敏度變化曲線圖。圖4為MoO3OAg納米線傳感器在氮氣和氧氣氣氛下的特征I_V曲線圖。圖5為室溫下Mo03@Ag納米線傳感器電阻相對變化隨(1000 ppm)氧氣通氣時間的變化曲線圖。圖6為MoO3OAg納米線傳感器電阻的相對變化隨紫外線照射時間的變化曲線圖。圖7為MoO3OAg納米線傳感器的實物照片。具體實施例方式一、MoO3OAg納米線氣體傳感器的制作方法 I、在不斷攪拌下，將O. 5 g [Na(H2O)2L25MoO3加入到50mL濃度為O. I O. 5 mol/L十二烷基三甲基溴化銨中。隨后，將50 mL濃度為O. 2 mol/L的AgNO3溶液加入到上述混合溶液中，在冰水浴下通入氮氣攪拌30分鐘。然后在室溫下繼續攪拌24小時后，得到淺灰色的產物。將所得產物分別用二次去離子水和乙醇清洗多次，即為MoO3OAg納米線。2、采用paper-making方法制備MoO3OAg納米線薄膜先將I. Og的MoO3OAg納米線分散在20mL 二次去離子水中，然后在真空下抽濾得到MoO3OAg納米線薄膜，隨后將薄膜在80°C下真空干燥5小時。3、將納米線薄膜的兩端分別通過導電膠與兩根導線連接，形成納米線薄膜制成MoOgiAg納米線傳感器,如圖7所示。二、MoO3OAg納米線傳感器的性能測試 分為室溫下對氫氣與氧氣的檢測兩部分。I、MoO3OAg納米線傳感器對氫氣敏感性能的測試過程如下將傳感器置于密封的石英管中，首先向石英管內通入氮氣，在室溫下測定傳感器在氮氣氛圍下的I-V曲線；隨后向石英管內通入一定量的氫氣，在室溫下測定傳感器在氫氣氛圍下的I-V曲線。該納米線傳感器對氫氣的靈敏度(Sensitivity，S)定義為S = (Rtl-Rg)/RtlX 100%，其中Rg為傳感器在氫氣氛圍下的電阻值，R0為傳感器在氮氣氛圍下的電阻值。2、MoO3OAg納米線傳感器對氧氣敏感性能的測試過程如下將傳感器置于密封的石英管中，首先向石英管內通入氮氣，在室溫下測定傳感器在氮氣氛圍下的I-V曲線；然后向石英管內通入一定量的氧氣，在室溫下測定傳感器在氧氣氛圍下的I-V曲線；隨后停止向石英管內通氧氣，換通氮氣，并用紫外燈照射石英管內的傳感器，測定其在紫外燈照射下的I-V曲線。 圖I是在氮氣和不同的氫氣通入時間下MoO3OAg納米線傳感器的特征I-V曲線。從圖I可以看出，該傳感器在不同的氣氛下ι-ν曲線呈現線性特性，即該納米線傳感器呈現一定的電阻特征。在通入500 ppm氫氣最初的三到五分鐘內，傳感器相同電壓下的電流增加比較緩慢，當通氣時間超過八分鐘后，傳感器在相同電壓下的電流變化較大，在隨后的十幾分鐘內，傳感器在相同電壓下的電流迅速的增大，隨著通入氫氣時間的進一步增長，傳感器在相同電壓下的電流增大變得緩慢，最終I-V曲線近似重合，電流達到最大本文檔來自技高網...
【技術保護點】
室溫下對氫氣與氧氣快速響應的MoO3@Ag納米線氣體傳感器的制備方法，將MoO3@Ag納米線分散在二次去離子水中，然后在真空下抽濾得到MoO3@Ag納米線薄膜，然后將MoO3@Ag納米線薄膜在80℃下真空干燥，最后將納米線薄膜制成MoO3@Ag納米線傳感器。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：董文鈞，沈金明，沈旸，
申請(專利權)人：江蘇康寶電器有限公司，
類型：發明
國別省市：
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