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原文传递气体传感器阵列及其制备方法

专利名称：	气体传感器阵列及其制备方法
摘要：	本发明涉及一种气体传感器，以及制造和使用该传感器的方法。所述气体传感器包括绝缘体模板，该绝缘体模板包括由平行排列的开口纳米管形成的纳米管阵列；传感材料，所述传感材料至少沉积在纳米管的内表面上；以及可选的分散在传感材料上的催化剂纳米颗粒。所述传感器还包括电子控制器激活由不同导体材料制成的电极，以便在绝缘体模板上获得多个电阻测量值。可以将电阻测量值与存储电阻曲线进行比较，以确定纳米管阵列气体传感器中的气体类型、浓度和混合物。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	中国香港;81
申请人：	香港科技大学
发明人：	范智勇;陈嘉琦
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-30T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910362014.0
公开号：	CN110412084A
代理机构：	北京天昊联合知识产权代理有限公司
代理人：	樊晓焕;张苏娜
分类号：	G01N27/12(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	中国香港九龙清水湾
主权项：	1.一种纳米管阵列气体传感器，包括：绝缘体模板，包括由平行排列的开口纳米管形成的纳米管阵列；传感材料，至少沉积在所述开口纳米管的内表面上。 2.根据权利要求1所述的纳米管阵列气体传感器，还包括分布在传感材料上的催化剂纳米颗粒。 3.根据权利要求1或2所述的纳米管阵列气体传感器，还包括：至少一个第一顶部电极，位于绝缘体模板顶部的至少第一部分上；至少一个第二顶部电极，位于绝缘体模板顶部的至少第二部分上；至少一个底部电极，位于绝缘体模板底部的至少一部分上；以及电子控制器，与所述至少一个第一顶部电极、至少一个第二顶部电极和至少一个底部电极耦合，并且用于测量所述绝缘体模板的电阻；所述绝缘体模板的电阻包括所述至少一个第一顶部电极与所述至少一个底部电极之间的第一电阻，以及所述至少一个第二顶部电极和所述至少一个底部电极之间的第二电阻，其中所述第一电阻和所述第二电阻表征纳米管阵列气体传感器中的气体的种类和浓度。 4.根据权利要求1所述的纳米管阵列气体传感器，其中所述开口纳米管的材料包括阳极氧化铝(AAO)。 5.根据权利要求1所述的纳米管阵列气体传感器，其中所述纳米管阵列具有30-50μm的厚度、500nm的纳米管间距；所述开口纳米管具有300-350nm的孔径。 6.根据权利要求1所述的纳米管阵列气体传感器，其中所述传感材料包括氧化锡。 7.根据权利要求1所述的纳米管阵列气体传感器，其中所述催化剂纳米颗粒包括铂纳米颗粒。 8.根据权利要求3所述的纳米管阵列气体传感器，所述第一顶部电极和第二顶部电极分别包含不同的导体材料。 9.根据权利要求8所述的纳米管阵列气体传感器，其中所述导体材料包括金、铂、镍、或氧化铟锡中的至少一种。 10.根据权利要求3所述的纳米管阵列气体传感器，其中所述第一顶部电极包含金，并且所述第二顶部电极包含铂，并且还包括：至少一个第三顶部电极位于绝缘体模板顶部的至少第三部分上，其中所述至少一个第三顶部电极包含镍，以及至少一个第四顶部电极位于绝缘体模板顶部的至少第四部分上，其中至少一个第四顶部电极包含氧化铟锡。 11.根据权利要求1所述的纳米管阵列气体传感器，其中，所述至少一个底部电极包括公共接地电极。 12.根据权利要求1所述的纳米管阵列气体传感器，还包括印刷电路板，其中所述至少一个第一顶部电极、至少一个第二顶部电极和至少一个底部电极与印刷电路板上的附接点电耦合，并且所述印刷电路板包括至少一个气流孔。 13.根据权利要求1所述的纳米管阵列气体传感器，还包括计算机可读介质，所述计算机可读介质中存储有对应于一种或多种气体类型、气体浓度或气体混合物的电阻曲线，其中所述电子控制器用于对测量的电阻和电阻曲线进行比较，以确定与纳米管阵列气体传感器中气体有关的气体类型、气体浓度或气体混合物。 14.一种制造纳米管阵列气体传感器的方法，包括：制造包括纳米管阵列的绝缘体模板，所述纳米管阵列由平行排列的开口纳米管构成；在所述开口纳米管的至少内表面上沉积传感材料；在至少一部分传感材料上分布催化剂纳米颗粒；在绝缘体模板顶部的至少第一部分上设置至少一个第一顶部电极；在绝缘体模板顶部的至少第二部分上设置至少一个第二顶部电极；在绝缘体模板底部上设置至少一个底部电极；以及使电子控制器与电极耦合以测量绝缘体模板的电阻，所述绝缘体模板的电阻包括：至少一个第一顶部电极和至少一个底部电极之间的第一电阻、至少一个第二顶部电极和至少一个底部电极之间的第二电阻，所述第一电阻和第二电阻表征所述纳米管阵列气体传感器中气体的类型和浓度。 15.根据权利要求14所述的制造纳米管阵列气体传感器的方法，其中所述纳米管阵列的材料包括阳极氧化铝，所述传感材料包括氧化锡，并且所述催化剂纳米颗粒包括铂纳米颗粒。 16.根据权利要求14所述的制造纳米管阵列气体传感器的方法，其中所述纳米管阵列具有30-50μm的厚度、500nm的纳米管间距；所述开口纳米管具有300-350nm的孔径。 17.根据权利要求14所述的制造纳米管阵列气体传感器的方法，其中，所述第一顶部电极包含金，并且所述第二顶部电极包含铂，并且所述纳米管阵列传感器还包括：在绝缘体模板顶部的至少第三部分上设置至少一个第三顶部电极，其中所述至少一个第三顶部电极包含镍；以及在绝缘体模板顶部的至少第四部分上设置至少一个第四顶部电极，其中所述至少一个第四顶部电极包含氧化铟锡。 18.根据权利要求14所述的制造纳米管阵列气体传感器的方法，还包括将所述绝缘体模板附接在印刷电路板上，并使所述纳米管阵列气体传感器的电极与所述印刷电路板的电附接点电连接，其中所述印刷电路板包括一个或多个气流孔。 19.根据权利要求14所述的制造纳米管阵列气体传感器的方法，还包括将对应于一种或多种气体类型、气体浓度或气体混合物的电阻分布存储在计算机可读介质上以供所述电子控制器使用，其中所述电子控制器控制器用于将测量的电阻与所存储的电阻曲线进行比较，以确定纳米管阵列气体传感器中气体的气体类型、气体浓度或气体混合物。 20.一种采用权利要求3所述的纳米管阵列气体传感器检测气体的方法，包括：所述电子控制器获得第一电阻的第一测量值；所述电子控制器获取第二电阻的第二测量值；将第一测量值和第二测量值与对应于一种或多种气体类型、一种或多种气体浓度或一种或多种气体混合物中至少一种的一个或多个存储的电阻曲线进行比较，以便确定纳米管阵列气体传感器中气体的气体类型、气体浓度或气体混合物。 21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述第一顶部电极包含金，并且所述第二顶部电极包含铂，并且还包括：所述电子控制器获得至少一个第三顶部电极与至少一个底部电极之间的第三电阻的第三测量值，其中，所述至少一个第三顶部电极包含镍并设置在绝缘体模板顶部的至少第三部分上；以及所述电子控制器获得至少一个第四顶部电极与至少一个底部电极之间的第四电阻的第四测量值，其中，所述至少一个第四顶部电极包含氧化铟锡并设置在绝缘体模板顶部的至少第四部分上。 22.根据权利要求20所述的方法，其中，将所述第一测量值和第二测量值与一个或多个存储的电阻曲线进行比较包括：从所述第一测量值和第二测量值中提取特征；以及以及将来自第一测量值和第二测量值的特征与来自一个或多个存储的电阻曲线的特征进行比较。
所属类别：	发明专利