一种基于多孔TiO2纳米材料的甲醛气体传感器组模制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于多孔TiO2纳米材料的甲醛气体传感器组模，包括壳体、检测模块、电路模块、电控开关，所述壳体上设有进气孔和出气孔，所述检测模块包括敏感元件和加热元件，所述敏感元件包括多孔的TiO2纳米材料，所述加热元件包括紫外灯；所述紫外灯垂直照射于所述敏感元件上，所述紫外灯和所述敏感元件的距离为1mm

【技术实现步骤摘要】
一种基于多孔TiO2纳米材料的甲醛气体传感器组模


[0001]本技术涉及甲醛气体检测
，具体涉及一种基于半导体材料的甲醛气体传感器组模。

技术介绍

[0002]甲醛是一种无色，对人眼、鼻等有刺激作用的气体，是室内空气有毒有害物质中一种。大于0.08mg/m3的甲醛浓度可引起眼红、眼痒、咽喉不适或疼痛、声音嘶哑、喷嚏、胸闷、气喘、皮炎等。新装修的房间由于装饰材料和家具释放大量甲醛，甲醛含量较高，可能会引起许多疾病。因此研制一种使用方便，价格低廉，准确性高的测量方法很有必要。
[0003]目前比较常用于实时检测室内甲醛浓度的方法是甲醛传感器。甲醛传感器分为电化学传感器，光学传感器和光生化传感器等。电化学传感器结构简单，成本低，产品性能稳定，检测范围和分别率基本能达到室内环境检测要求，但其缺点干扰物质多，工作寿命短。光学传感器价格昂贵，体积大，不适用在线实时分析。光生化传感器虽然选择高，但由于酶的稳定性使其性能不稳定，缺乏实用性。
[0004]半导体传感器由于工作原理简单，响应时间短，制作简单，成本低廉而受到市场青睐，目前市场的甲醛传感器多为半导体传感器，但是半导体传感器因为其特殊性，有如下缺点需要不断完善。最重要一点是多数半导体氧化物传感器需要在较高工作温度下才对ppm及亚ppm的甲醛有明显响应；半导体甲醛传感器精度比较差，因此找到一种工作温度低，耗能少，响应强度大，性能稳定，精度准确的半导体甲醛传感器是非常必要的。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本技术提供一种甲醛气体传感器组模，通过使用多孔的TiO2纳米材料和使用紫外线照射TiO2纳米材料相结合的方式，大幅度降低甲醛气体传感器组模的工作温度，提高传感器组模的响度、精度和选择性。
[0006]一种基于多孔TiO2纳米材料的甲醛气体传感器组模，包括壳体、检测模块、电路模块、电控开关，所述壳体上设有进气孔和出气孔，所述检测模块包括敏感元件和加热元件，所述敏感元件包括多孔的TiO2纳米材料，所述加热元件包括紫外灯；所述紫外灯垂直照射于所述敏感元件上，所述紫外灯和所述敏感元件的距离为1mm
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20mm；所述电路模块包括电路板、模拟电路、分压电阻和外接电线，所述紫外灯辐射的紫外线的波长为350nm
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400nm。
[0007]本技术的一个优选方案，其中：所述加热元件为长0.5cm
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1.5cm，宽 0.2cm
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0.5cm的小型紫外灯。
[0008]本技术的一个优选方案，其中：所述壳体包括上壳体和下壳体，所述壳体内设有所述电路板，所述电路板上带有所述敏感元件、所述加热元件、所述模拟电路、所述分压电阻和所述外接电线。
[0009]本技术的一个优选方案，其中：所述模拟电路由三个或三个以上三极管串联构成，三个或三个以上所述三极管均通过焊接的方式连接在所述电路板上。
[0010]本技术的一个优选方案，其中：所述电控开关设在所述壳体上，所述电控开关与所述电路板、所述敏感元件、所述加热元件和所述模拟电路连接，以控制传感器组模的开启和关闭。
[0011]有益效果：本技术提供一种制作简单、成本低廉、灵敏度高、工作温度低、耗能少、性能稳定的甲醛气体传感器组模。甲醛气体传感器组模的敏感元件为经特殊处理的多孔TiO2纳米材料，加热元件为紫外灯，该组合能够对低浓度甲醛有很好的灵敏度和选择性，同时能够降低传感器组模的工作温度，减少耗能，使传感器组模的性能稳定，寿命长。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的优选实施例，并不对本技术的范围进行限制。附图不按比例(除规定外)，并且旨在结合下面详细描述中的说明来使用。
[0013]图1是本技术的甲醛气体传感器组模的电路图；
[0014]图2是本技术的甲醛气体传感器组模的结构示意图。
[0015]图中附图标记为：紫外灯1、敏感元件2、三极管3、分压电阻4、电路板5、外接电线6、出气孔7、进气孔8、上壳体9、下壳体10。
具体实施方式
[0016]为了更好理解本技术
技术实现思路
，下面将结合本技术中的附图，提供具体实施例，并结合附图对本技术做进一步的说明。
[0017]一种基于多孔TiO2纳米材料的甲醛气体传感器组模，包括壳体、检测模块、电路模块、电控开关，壳体上设有进气孔8和出气孔7，检测模块包括敏感元件 2和加热元件。敏感元件2包括多孔的TiO2纳米材料，加热元件包括紫外灯1；电路模块包括电路板5、模拟电路、分压电阻4和外接电线6。电控开关设在壳体上，电控开关与电路板5、敏感元件2、加热元件和模拟电路连接，以控制传感器组模的开启和关闭。
[0018]敏感元件2是由多孔TiO2纳米管粉末溶解于松油醇后，经超声波震荡 10min
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40min，制成溶剂，用小勺取小量均匀涂抹于叉指电极上，后经两次高温烧制：以3℃/min的速度由常温升至150℃，保持2h后下降至常温，后以3℃/min 的速度上升至500℃，保持5h后降温至常温。之后固定于Al2O3衬底上形成传感器组模的敏感元件2。之后使用气体烙铁将敏感元件2锡接在电路板5上，并错开进气孔8和出气孔7的位置。
[0019]加热元件为一个长约1cm，宽约0.3cm的小型紫外灯1，紫外灯1辐射的紫外线的波长为350nm
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400nm。传感器组模的紫外灯1和敏感元件2的距离为 1mm
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20mm，紫外灯1垂直照射于敏感元件2上。紫外灯1近距离并且垂直辐射，使光线更为集中，且能起到更大的作用。紫外光波长小于半导体氧化物间隙，用紫外线照射敏感元件2时，会激发敏感元件2产生电子空穴对，辅助敏感元件2增加对甲醛气体的敏感性，从而减低工作温度，不需要加热至高温才能工作，延长了传感器组模的使用寿命。
[0020]壳体包括上壳体9和下壳体10，壳体内设有电路板5，电路板5上带有敏感元件2、加热元件、模拟电路、分压电阻4和外接电线6。模拟电路由三个三极管3串联构成，三个三极管
3均通过焊接的方式连接在电路板5上。
[0021]敏感元件2在未加任何处理时，对甲醛气体的敏感性不强，故电阻值比较大，大约为800kΩ；在紫外线照射时，敏感性会增加，电阻值会变得很小，大约为20kΩ。由于敏感元件2的电阻值变化范围比较大，为了避免电流过大出现电路烧坏情况，需要串联一个阻值大的分压电阻4来进行分压，该分压电阻4 的阻值为100MΩ
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1GΩ。而由于分压电阻4的阻值过大，会使得电路电流过小，故需要对电流进行放大。模拟电路由三个三极管3串联构成，使用三个三极管3 的放大效果更好，可以有效确保电路放大效果。
[0022]传感器组模工作过程：按下敏感元件2所在电路的电控开关，接通电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多孔TiO2纳米材料的甲醛气体传感器组模，包括壳体、检测模块、电路模块、电控开关，所述壳体上设有进气孔和出气孔，其特征在于：所述检测模块包括敏感元件和加热元件，所述敏感元件包括多孔的TiO2纳米材料，所述加热元件包括紫外灯；所述紫外灯垂直照射于所述敏感元件上，所述紫外灯和所述敏感元件的距离为1mm
‑
20mm；所述电路模块包括电路板、模拟电路、分压电阻和外接电线，所述紫外灯辐射的紫外线的波长为350nm
‑
400nm。2.根据权利要求1所述的一种基于多孔TiO2纳米材料的甲醛气体传感器组模，其特征在于：所述加热元件为长0.5cm
‑
1.5cm，宽0.2cm
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0.5cm的...

【专利技术属性】
技术研发人员：林仕伟，符坚，陈宝，周义龙，陈汉德，林正玺，王玲转，林慧媛，符智豪，黄修彩，
申请(专利权)人：海南聚能科技创新研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：