专利摘要

本发明涉及一种R134a制冷剂气体传感器气敏元件的制备方法，属金属氧化物半导体气敏元件制备工艺技术领域。本发明的传感器气敏元件主要特点是：在Al2O3陶瓷管表面涂覆有两层敏感物质材料，内层为纳米SnO2基体材料，外层为Pt掺杂的纳米多孔Al2O3增敏材料；首先将涂上的SnO2基体材料经500℃煅烧2小时后，按厚膜半导体气敏元件制作工艺对气敏元件进行焊接；即包括引线铂丝的焊接及陶瓷管空腔内镍-镉加热丝的焊接；然后再将掺杂Pt的纳米多孔Al2O3增敏材料均匀涂覆在纳米SnO2基体材料上面；然后在室温下晾干，进行老化，封装，最终制得R134a制冷制气体传感器气敏元件。本发明制得的气敏元件对R134a的检测具有较高灵敏度、响应恢复时间快，稳定性好。

说明书

技术领域

本发明涉及一种R134a制冷制气体传感器气敏元件的制备方法，属金属氧化物半导体气敏元件制备工艺技术领域。

背景技术

制冷剂是在制冷系统中不断循环并通过其本身的状态变化以实现制冷的工作物质。1930年美国开发出氟利昂，自问世以来，氟利昂制冷剂一直被作为最好的制冷剂，广泛应用于冷冻机、空调、冰箱和汽车等行业。20世纪70年代，人们发现氟氯烃(氟利昂)是破坏大气臭氧层的“元凶”，并会对全球生态环境造成严重影响。因此自20世纪80年代以来，各国科学家从环境安全性、生理活性、理化性能等方面考虑，最终将注意力聚焦在氢氟烃类化合物(HFC)，并将其作为环保型制冷剂广泛使用。R134a是开发最早、应用最广泛的制冷剂，它无毒、不燃、零ODP值。传统的气体传感器只对氟氯烃敏感，而对这种环保型的新型制冷剂却不敏感，所以开发对R134a具有高灵敏度、响应恢复快等性能的便携式新型制冷剂气体传感器很有必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种R134a制冷剂气体传感器气敏元件的制备方法。

本发明一种R134a制冷剂气体传感器气敏元件的制备方法，其特征在于具有以下的制备过程和步骤：

a.内层纳米SnO₂基体材料的制备：以SnCl₄·5H₂O为原料，加一定量的去离子水和乙醇溶解，40℃恒温水浴磁力搅拌回流反应30分钟，滴加稀释过的氨水至pH≈2-5；将所得白色沉淀用去离子水和无水乙醇离心洗涤多次，烘干，于500℃煅烧2.5小时，用玛瑙研钵研细，即得内层纳米SnO₂基体材料；

b.外层多孔纳米Al₂O₃增敏材料的制备：以Al(NO₃)₃·9H₂O为原料，去离子水溶解后，加入一定量的表面活性剂P123，磁力搅拌30分钟，滴加稀释过的氨水至过饱和，再一次性倒入氨水至pH≈8-10，将所得白色沉淀用去离子水离心洗涤至pH≈7；将沉淀加去离子水溶解，60℃恒温水浴磁力搅拌回流反应30分钟，滴加稀释过的硝酸溶液继续回流反应3小时，将沉淀离心，烘干，于500℃煅烧4小时，用玛瑙研钵研细，即得纳米多孔Al₂O₃材料；将H₂PtCl₆溶液滴加入制得的纳米多孔Al₂O₃材料，混合均匀，于500℃煅烧1小时，即得外层纳米Al₂O₃增敏材料；H₂PtCl₆溶液加入量的重量百分比为0.1～1.0％；

c.R134a传感器气敏元件的制备：采用两步法制备气敏元件；先将内层SnO₂基体材料置于研钵中，加入少量去离子水调成糊状，均匀涂在Al₂O₃陶瓷管表面；经过500℃煅烧2小时后，制得气敏元件半成品；按厚膜半导体气敏元件制作工艺对气敏元件进行焊接；即将铂丝与陶瓷管两侧的加热丝进行焊接；再用毛笔蘸满Al₂O₃增敏材料均匀涂在气敏元件半成品表面；室温下晾干后，进行老化，封装，即制得R134a检测传感器气敏元件。

1、制备工艺简单，成本低，无污染。

2、传感器气敏元件采用双层涂覆的方法制造，内层为纳米SnO₂基体材料，外层为Pt掺杂的纳米Al₂O₃增敏材料，可以大大提高对R134a的检测灵敏度。

3、采用厚膜式传感器元件制备工艺，有效降低元件的工作温度和功耗，并大大减小了元件的体积，实现了便携化和低功耗。

附图说明

图1为本发明方法制备的纳米SnO₂基体材料的X-射线衍射图。

图2为本发明方法制备的纳米SnO₂基体材料的透射电子显微镜照片。

图3为本发明方法制备的纳米Al₂O₃增敏材料的X-射线衍射图。

图4为本发明方法制备的纳米Al₂O₃增敏材料的透射电子显微镜照片。

图5为制得的气敏元件对100ppm R134a的响应恢复曲线。

具体实施方式

现将本发明的具体实施例进一步说明于后

(1)、内层纳米SnO₂基体材料的制备：以SnCl₄·5H₂O为原料，加一定量的去离子水和乙醇溶解，40℃恒温水浴磁力搅拌回流反应30分钟，滴加稀释过的氨水至pH≈2-5；将所得白色沉淀用去离子水和无水乙醇离心洗涤多次，烘干，于500℃煅烧2.5小时，用玛瑙研钵研细，即得内层纳米SnO₂基体材料；

(2)、外层多孔纳米Al₂O₃增敏材料的制备：以Al(NO₃)₃·9H₂O为原料，去离子水溶解后，加入一定量的表面活性剂P123，磁力搅拌30分钟，滴加稀释过的氨水至过饱和，再一次性倒入氨水至pH≈8-10，将所得白色沉淀用去离子水离心洗涤至pH≈7；将沉淀加去离子水溶解，60℃恒温水浴磁力搅拌回流反应30分钟，滴加稀释过的硝酸溶液继续回流反应3小时，将沉淀离心，烘干，于500℃煅烧4小时，用玛瑙研钵研细，即得纳米多孔Al₂O₃材料；将H₂PtCl₆溶液滴加入制得的纳米多孔Al₂O₃材料，混合均匀，于500℃煅烧1小时，即得外层纳米Al₂O₃增敏材料；H₂PtCl₆溶液加入量的重量百分比为0.1～1.0％；

(3)、R134a传感器气敏元件的制备：采用两步法制备气敏元件；先将内层SnO₂基体材料置于研钵中，加入少量去离子水调成糊状，均匀涂在Al₂O₃陶瓷管表面；经过500℃煅烧2小时后，制得气敏元件半成品；按厚膜半导体气敏元件制作工艺对气敏元件进行焊接；即将铂丝与陶瓷管两侧的加热丝进行焊接；再用毛笔蘸满Al₂O₃增敏材料均匀涂在气敏元件半成品表面；室温下晾干后，进行老化，封装，即制得R134a检测传感器气敏元件。

制得的R134a检测传感器气敏元件主要技术性能指标如下：

1.检测范围：气体浓度5ppm-2000ppm；

2.检测气体：R134a

3.元件工作温度：250-350℃

4.元件功耗：300-350mW

5.检测灵敏度(Ra/Rg)：100ppmR134a灵敏度不小于3.5

6.元件响应时间：小于10s

7.元件恢复时间：小于30s

8.元件使用寿命：大于2000h

所得产物物相通过X-射线衍射和透射电子显微镜进行表征：图1中衍射峰主要为四方晶系SnO₂(JCPDS 41-1445)；从图2材料的照片上可以看出所制备的SnO₂为纳米材料；图3中衍射峰为γ-Al₂O₃(JCPDS 10-0425)；从图4材料的照片上可以看出所制备的Al₂O₃为多孔纳米材料。通过静态配气法在气敏元件测试系统上进行气敏性能测试，参见图5，元件对100ppmR134a响应恢复很快且灵敏度较高。

R134a制冷剂气体传感器气敏元件的制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。