氧气气敏元件及其检测方法技术

本发明专利技术公开了一种氧气气敏元件及其检测方法。一种氧气气敏元件，以梳状电极为基底涂覆纳米氧化钛气敏材料，并在紫外光照下通过电流或电阻变化来测定氧气含量的变化。纳米氧化钛粒径为5-20nm。梳状电极为叉指型微电极；所述梳状电极微电极线宽5～200μm，间隙宽5～200μm，电极线长10-20mm，微电极对数5-20对。紫外光为345-400nm紫外光。本发明专利技术的有益效果在于提供了一种便携式，响应快，测量范围宽氧气气敏元件，以及氧气含量的检测方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体气敏元件
，具体涉及一种。
技术介绍
氧气含量的检测对于工业生产、动植物生存、环境保护等具有重要意义。在工业、农业、交通、医疗等各个方面，氧是需要检测最多的一种元素。通过对燃烧过程中排放气体中的氧含量的测定，调控燃烧气体的最佳组成比，可以控制加热炉、内燃机等的最佳燃烧，从而提高燃烧热效率，节省能源，减少加热炉排烟、汽车尾气对环境的污染。氧气含量的测定方法主要有化学容量法，磁氧分析法，氧化锆浓差电池法，电化学法，气相色谱法等。这些方法各有特色，也有各自的局限性。如应用最广泛的氧化锆浓差电池法，尽管响应时间短，测量范围宽，但必须在高温下使用，工作温度600-14001，还不能有还原性杂质气体的存在。气相色谱法虽灵敏度高，抗干扰能力强，但检测速度低，不便于携带和现场检测。 开发一种便携式，响应快，测量范围宽的小型氧气传感器具有重要意义。很多气体的快速检测均采用半导体气敏传感器，主要是因为半导体气敏传感器具有价格低廉、反应快、灵敏度高、现场检测、使用方便等优点。但对于氧气，目前还没有直接的半导体气敏元件。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种便携式，响应快，测量范围宽的。 为达到上述目的，采用技术方案如下: 一种氧气气敏元件，以梳状电极为基底涂覆纳米氧化钛气敏材料，并在紫外光照下通过电流或电阻变化来测定氧气含量的变化。 按上述方案，所述纳米氧化钛粒径为5-2011111。 按上述方案，所述梳状电极为叉指型微电极；所述梳状电极微电极线宽5?200 VIII，间隙宽5?200 V爪，电极线长10-20臟，微电极对数5-20对。 按上述方案，所述紫外光为345-400=111紫外光。 一种氧气检测方法，包括以下步骤: 在梳状电极基底上涂覆纳米氧化钛气敏材料，以波长345-40011111紫外光为激发源，通过电流或电阻的变化来测定氧气含量变化。 按上述方案，所述纳米氧化钛粒径为5-2011111。 按上述方案，所述梳状电极为叉指型微电极；所述梳状电极微电极线宽5?200 VIII，间隙宽5?200發，电极线长10-20臟，微电极对数5-20对。 本专利技术提出了一种新的紫外光照下，以1102半导体电阻变化的方式来检测气体中氧气含量。该气敏元件可在室温至1501:以下使用，只对氧气、水汽敏感，对其他气体无响应。气体进入气敏元件前需要干燥处理，在紫外光照下，半导体1102层产生大量的电子-空穴对，载流子的增加使气敏元件具有较高的电流(或较低的电阻)，当处于含氧气的环境下，1102表面会吸附氧气并与光生电子结合形成氧负离子从而在！'102纳米颗粒表面形成一层带负电的势皇层，阻止载流子的运动，从而使气敏材料的电阻增加，元件的电流减小。气敏材料电阻的增加与氧气的含量成比例关系，氧气含量越高，电阻增加越大。高温会降低氧气在1102表面的吸附量，气敏元件使用温度必须低于1501。 本专利技术的有益效果在于提供了一种便携式，响应快，测量范围宽氧气气敏元件，以及一种氧气含量的检测方法。 【附图说明】 图1:本专利技术氧气气敏元件工作原理图。 其中，1-紫外灯；2-石英管；3-平面气敏元件；4-引线；5-电阻测量单元；6-进气出气。 【具体实施方式】 以下实施例进一步阐释本专利技术的技术方案，但不作为对本专利技术保护范围的限制。 一种氧气气敏元件，以梳状电极为基底涂覆纳米氧化钛气敏材料，并在紫外光照下通过电流或电阻变化来测定氧气含量的变化。 参照附图1所示，将涂覆有纳米氧化钙的平面气敏元件3设置于石英管2内，通过引线4与电阻测量单元5连接；石英管2两端开有进气口 6和出气口 7，，在紫外灯1的照射下即可开始工作。 [0021〕 其中，纳米氧化钛粒径为5-2011111。紫外光为345-400=111紫外光。 优化地，采用叉指型微电极；所述梳状电极微电极线宽5?200 间隙宽5?200發，电极线长10-20111111，微电极对数5-20对。 本专利技术的氧气气敏元件主要技术指标如下: 元件检测范围:0.1% -50% (气体体积比)； 元件工作温度:室温一 150。〇； 检测灵敏度:10-500 ； 元件反应时间:小于608 ； 元件恢复时间:小于608。 实施例1 称量平均晶粒粒径为1011111的1102纳米粉体以无水乙醇及少量聚乙二醇调成糊状，均匀涂敷在平面金叉指电极(微电极线宽200 V！！！，间隙宽200 V！！！，电极线长10皿，微电极对数10)表面，然后经过4501:退火处理1小时，即制得氧气气敏器件的核心部分一一气敏电极片。 用⑶1660电化学工作站测量制备的气敏器件在光强200丽/挪2，波长365110的紫外光照射下，其电流随随氧气含量的变化。定义其灵敏度为3，3 =?/匕狀，其中IV为气敏器件在真空中的电流，1职8为器件在含氧气体中电流。测试方法为静态配气法，工作温度为室温，对1%的氧气的灵敏度达到10，响应时间与恢复时间分别608和1108，对其他气体无响应。 实施例2: 称量108晶粒粒径为1311111的1102纳米粉体以无水乙醇及少量聚乙二醇调成糊状，均匀涂敷在平面金叉指电极(微电极线宽100賴，间隙宽100賴，电极线长10臟，微电极对数5)表面，然后经过4501:退火处理1小时，即制得氧气气敏器件的核心部分一一气敏电极片。 用⑶1660电化学工作站测量制备的气敏器件在光强500丽/挪2，波长365110的紫外光照射下，其电流随随氧气含量的变化。定义其灵敏度为3，3 =?/匕狀，其中IV为气敏器件在真空中的电流，1职8为器件在含氧气体中电流。测试方法为静态配气法，工作温度为室温，对1%的氧气的灵敏度达到8，响应时间与恢复时间分别608和1008，对其他气体无响应。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧气气敏元件，其特征在于以梳状电极为基底涂覆纳米氧化钛气敏材料，并在紫外光照下通过电流或电阻变化来测定氧气含量的变化。

【技术特征摘要】
1.一种氧气气敏元件，其特征在于以梳状电极为基底涂覆纳米氧化钛气敏材料，并在紫外光照下通过电流或电阻变化来测定氧气含量的变化。2.如权利要求1所述的氧气气敏元件，其特征在于所述纳米氧化钛粒径为5-20nm。3.如权利要求1所述的氧气气敏元件，其特征在于所述梳状电极为叉指型微电极；所述梳状电极微电极线宽5?200 μπι，间隙宽5?200 μπι，电极线长10_20mm，微电极对数5-20 对。4.如权利要求1所述的氧气气敏元件，其特征在于所述紫外光为3...

【专利技术属性】
技术研发人员：林志东，高淳，洪玉元，王学华，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42