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原文传递一种室温下高灵敏氢气传感器及其制备方法

专利名称：	一种室温下高灵敏氢气传感器及其制备方法
摘要：	本发明涉及一种室温下高灵敏氢气传感器及其制备方法，该氢气传感器依次包括基底和氢气敏感层，氢气敏感层为钯掺杂的三氧化钨薄膜，其制备方法包括以下步骤：(1)制备石墨烯/Si异质结构肖特基结；(2)制作三氧化钨溶胶；(3)将所得的三氧化钨溶胶旋涂于石墨烯/Si异质结构肖特基结，得到气致变色WO3/石墨烯/Si串联传感器，即为室温下高灵敏氢气传感器。与现有技术相比，本发明能够可视化检测，反应响应时间短，灵敏度高，并且使用方便，易于操作，从而达到准确及时检测氢气泄漏的目的。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	同济大学
发明人：	高国华;祁万钰;张增星;吴广明;王浩然;朱琼;沈军;岑定成;于成龙
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910309435.7
公开号：	CN110161019A
代理机构：	上海科盛知识产权代理有限公司
代理人：	林君如
分类号：	G01N21/78(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	200092 上海市杨浦区四平路1239号
主权项：	1.一种室温下高灵敏氢气传感器，依次包括基底和氢气敏感层，其特征在于，所述的氢气敏感层为钯掺杂的三氧化钨薄膜。 2.根据权利要求1所述的一种室温下高灵敏氢气传感器，其特征在于，所述的基底为n型硅片与石墨烯组成的石墨烯/Si异质结构肖特基结。 3.根据权利要求1所述的一种室温下高灵敏氢气传感器，其特征在于，所述的氢气敏感层的厚度为50～200nm，氢气敏感层中，摩尔比Pd:W＝1:50。 4.根据权利要求1所述的一种室温下高灵敏氢气传感器，其特征在于，n型硅片的电阻率为1～10Ω·cm，石墨烯为单层石墨烯。 5.如权利要求1～4任一所述的室温下高灵敏氢气传感器的制备方法，其特征在于，包括基底的制备、氢气敏感层材料的制备以及将氢气敏感层材料与基底结合的步骤。 6.根据权利要求5所述的室温下高灵敏氢气传感器的制备方法，其特征在于，所述的基底的制备包括以下步骤： S1-1：刻蚀n型硅片表面的二氧化硅得到单晶硅； S1-2：在单晶硅一面沉积一层金/镍薄膜，另一面沉积一层金薄膜，退火，得到金/镍电极和金电极； S1-3：在金薄膜中心刻蚀出一块硅窗口； S1-4：合成单层石墨烯，转移到硅窗口上，并与预沉积的金电极接触，得到石墨烯/Si异质结构肖特基结，即为基底。 7.根据权利要求6所述的室温下高灵敏氢气传感器的制备方法，其特征在于：步骤S1-2中所述的金/镍薄膜的厚度为50nm/5nm，金薄膜的厚度为50nm，退火的条件为600℃下处理1h；步骤S1-3中的刻蚀采用光刻技术；步骤S1-4中所述的单层石墨烯采用化学气相沉积法合成。 8.根据权利要求5所述的室温下高灵敏氢气传感器的制备方法，其特征在于，氢气敏感层材料的制备包括以下步骤： S2-1：室温下将金属W粉末加入到适量H2O2中，然后离心处理，得到溶液； S2-2：将溶液加热回流，直到形成颜色为透明橙色的溶胶，即为到WO3前驱体溶胶；S2-3：将钯源加入到WO3前驱体溶胶中； S2-4：添加正硅酸乙酯，形成WO3-SiO2前驱体溶胶，即为氢气敏感层材料。 9.根据权利要求8所述的室温下高灵敏氢气传感器的制备方法，其特征在于：步骤S2-2中，回流温度为80℃；步骤S2-3中，钯源为PdCl2，WO3前驱体溶胶的浓度为0.5mol L-1，摩尔比Pd:W＝1:50；步骤S2-4中，WO3-SiO2前驱体溶胶中，摩尔比W:Si＝1:1。 10.根据权利要求5所述的室温下高灵敏氢气传感器的制备方法，其特征在于，将氢气敏感层材料与基底结合包括以下步骤： S3-1：将WO3-SiO2前驱体溶胶涂覆于石墨烯/Si异质结构肖特基结上，获得气致变色涂层； S3-2：干燥，得到所述的室温下高灵敏氢气传感器。
所属类别：	发明专利