本發(fā)明涉及氣敏傳感器，具體涉及一種基于mems芯片的co氣體傳感器及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、在儲(chǔ)能行業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，儲(chǔ)能事故也屢見不鮮，鋰電池儲(chǔ)能技術(shù)仍存在較大的安全問題。鋰電池在長(zhǎng)期的充放電循環(huán)過程中，會(huì)不可避免地產(chǎn)生諸如氫氣、一氧化碳等氣體副產(chǎn)物。這些氣體的累積不僅會(huì)對(duì)電池的整體性能產(chǎn)生負(fù)面影響，更重要的是，它們還可能對(duì)電池的安全性構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。特別是當(dāng)氣體排放量達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部壓力急劇上升，進(jìn)而可能觸發(fā)電池的熱失控現(xiàn)象。
2、mems（micro-electro-mechanical?system）是微機(jī)電系統(tǒng)，而mems芯片是具有傳感功能的微米納米級(jí)的機(jī)械系統(tǒng)，這個(gè)機(jī)械系統(tǒng)可以把外界的物理、化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。氣敏材料是mems型co傳感器的關(guān)鍵組成部分，為了提升mems型co氣體傳感器的性能，通常采用具有高靈敏度、快速響應(yīng)以及低耗能特性的二氧化錫（sno2）作為敏感材料。同時(shí)，負(fù)載工藝也是獲得傳感性能好的mems芯片的關(guān)鍵，傳統(tǒng)工藝對(duì)氣敏漿料的負(fù)載不均勻，氣敏漿料與敏感電極粘結(jié)力較弱，進(jìn)而影響傳感器在不同工作溫度下的穩(wěn)定性和氣體響應(yīng)能力。
3、基于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于mems芯片的對(duì)co氣體快速響應(yīng)的漿料負(fù)載工藝。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)的氣敏漿料負(fù)載工藝往往存在負(fù)載不均勻的問題，導(dǎo)致與敏感電極的粘結(jié)力較弱，進(jìn)而影響傳感器在不同工作溫度下的穩(wěn)定性和氣體響應(yīng)能力，本發(fā)明提供一種基于mems芯片的co氣體傳感器及其制備方法和應(yīng)用。
2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
3、本發(fā)明提供一種基于mems芯片的co氣體傳感器的制備方法，包括：
4、將二氧化錫納米材料加入乙醇溶液中混合均勻得到第一溶液，在紫外光照射環(huán)境中，向第一溶液中加入氯鉑酸進(jìn)行反應(yīng)得到粗pt/sno2，對(duì)粗pt/sno2進(jìn)行熱處理得到pt/sno2納米復(fù)合材料；
5、將pt/sno2納米復(fù)合材料加入聚偏氟乙烯和n-甲基-2-吡咯烷酮的混合溶液中混合均勻得到氣敏漿料；將氣敏漿料滴涂在mems芯片的電極上，對(duì)涂覆氣敏漿料的mems芯片進(jìn)行熱處理得到基于mems芯片的co氣體傳感器。
6、所述二氧化錫納米材料和氯鉑酸的質(zhì)量比為（5~10）:1。
7、所述紫外光的波長(zhǎng)為315~400?nm，紫外光照射時(shí)間為30~45?min。
8、所述對(duì)粗pt/sno2進(jìn)行熱處理得到pt/sno2納米復(fù)合材料，具體為：將粗pt/sno2置于80~100?℃的真空環(huán)境中干燥12~16?h得到pt/sno2納米復(fù)合材料。
9、所述聚偏氟乙烯和n-甲基-2-吡咯烷酮的質(zhì)量比為1:（200~300）。
10、所述pt/sno2與聚偏氟乙烯和n-甲基-2-吡咯烷酮的混合溶液的質(zhì)量比為1:（2~3）。
11、所述將氣敏漿料滴涂在mems芯片的電極上，具體為：取0.5~1?μl的氣敏漿料滴涂在mems芯片的電極上。
12、所述對(duì)涂覆氣敏漿料的mems芯片進(jìn)行熱處理得到基于mems芯片的co氣體傳感器，具體為：將涂覆氣敏漿料的mems芯片置于80~100?℃的溫度中干燥2~3?h得到基于mems芯片的co氣體傳感器。
13、本發(fā)明還提供一種基于mems芯片的co氣體傳感器，根據(jù)上述基于mems芯片的co氣體傳感器的制備方法制得。
14、本發(fā)明還提供一種上述基于mems芯片的co氣體傳感器的應(yīng)用，所述基于mems芯片的co氣體傳感器在鋰電池中應(yīng)用。
15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
16、本發(fā)明的制備方法采用改性的二氧化錫，在原來的二氧化錫粗糙納米球表面負(fù)載鉑，可以提高sno2的氣敏性能并提高其對(duì)co的選擇性，將pt/sno2納米復(fù)合材料作為氣敏材料并與n-甲基-2-吡咯烷酮（nmp，n-methylpyrrolidone）和聚偏氟乙烯（pvdf，polyvinylidene?difluoride）結(jié)合，形成均勻的氣敏漿料，pt/?sno2-nmp-pvdf體系具有協(xié)同優(yōu)勢(shì)，nmp確保pt/?sno2納米顆粒不團(tuán)聚，pvdf固定納米顆粒位置，形成多孔敏感層；同時(shí)，pt的催化作用與sno2的半導(dǎo)體特性結(jié)合，nmp-pvdf體系不干擾氣敏反應(yīng)，有效改善了傳感器對(duì)co氣體的響應(yīng)性能；本制備方法還采用滴涂法將氣敏漿料負(fù)載在mems芯片表面，提升了敏感材料在mems芯片上的粘附力。與傳統(tǒng)的負(fù)載工藝相比，本發(fā)明制備的mems芯片能夠在寬廣的濃度范圍內(nèi)對(duì)co氣體實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)。這使得該傳感器在各種環(huán)境條件下，都能夠精確、迅速地檢測(cè)co氣體的變化，尤其適用于需要高靈敏度和快速響應(yīng)的應(yīng)用場(chǎng)景，如電池?zé)崾Э氐脑缙陬A(yù)警；本發(fā)明提出的制備方法簡(jiǎn)單迅速，經(jīng)濟(jì)高效，同時(shí)具有良好的可復(fù)制性和穩(wěn)定性，能夠滿足生產(chǎn)線需求，推動(dòng)傳感器在實(shí)際應(yīng)用中的普及。
17、本發(fā)明制備的mems芯片co傳感器，對(duì)電池?zé)崾Э鼐哂忻爰?jí)響應(yīng)時(shí)間，在co濃度為10ppm-1500ppm范圍內(nèi)，能夠達(dá)到15?s內(nèi)響應(yīng)；同時(shí)，能夠在電池發(fā)生熱失控之前，探測(cè)到微量的co氣體；本發(fā)明提供的mems芯片co傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)，并在危險(xiǎn)發(fā)生前進(jìn)行預(yù)警，有效降低安全風(fēng)險(xiǎn)。
1.一種基于mems芯片的co氣體傳感器的制備方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于mems芯片的co氣體傳感器的制備方法，其特征在于，所述二氧化錫納米材料和氯鉑酸的質(zhì)量比為（5~10）:1。
3.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于mems芯片的co氣體傳感器的制備方法，其特征在于，所述紫外光的波長(zhǎng)為315~400?nm，紫外光照射時(shí)間為30~45?min。
4.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于mems芯片的co氣體傳感器的制備方法，其特征在于，所述對(duì)粗pt/sno2進(jìn)行熱處理得到pt/sno2納米復(fù)合材料，具體為：將粗pt/sno2置于80~100?℃的真空環(huán)境中干燥12~16?h得到pt/sno2納米復(fù)合材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于mems芯片的co氣體傳感器的制備方法，其特征在于，所述聚偏氟乙烯和n-甲基-2-吡咯烷酮的質(zhì)量比為1:（200~300）。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于mems芯片的co氣體傳感器的制備方法，其特征在于，所述pt/sno2與聚偏氟乙烯和n-甲基-2-吡咯烷酮的混合溶液的質(zhì)量比為1:（2~3）。
7.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于mems芯片的co氣體傳感器的制備方法，其特征在于，所述將氣敏漿料滴涂在mems芯片的電極上，具體為：取0.5~1?μl的氣敏漿料滴涂在mems芯片的電極上。
8.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于mems芯片的co氣體傳感器的制備方法，其特征在于，所述對(duì)涂覆氣敏漿料的mems芯片進(jìn)行熱處理得到基于mems芯片的co氣體傳感器，具體為：將涂覆氣敏漿料的mems芯片置于80~100?℃的溫度中干燥2~3?h得到基于mems芯片的co氣體傳感器。
9.一種基于mems芯片的co氣體傳感器，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的基于mems芯片的co氣體傳感器的制備方法制得。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于mems芯片的co氣體傳感器的應(yīng)用，其特征在于，所述基于mems芯片的co氣體傳感器在鋰電池中應(yīng)用。