【技术实现步骤摘要】
本申请涉及传感器，特别涉及一种氢气传感器及其制备方法和氢气检测方法。
技术介绍
1、氢气检测对于保障氢能安全、推动氢能产业发展、保护环境和人体健康以及促进科学研究等方面具有重要意义。随着氢能产业的发展，氢气检测技术的研究和应用越来越受到重视。
2、目前广泛使用氢气传感器进行氢气检测，氢气传感器主要可分类为：半导体型传感器、催化燃烧型传感器、热电型传感器、热传导型传感器、电化学型传感器、电阻型传感器、光学型传感器和声表面波传感器等，它们通过不同的原理和技术实现对氢气浓度的检测，以确保氢气使用的安全和效率。
3、光学型报警器能够在无电环境下进行氢气浓度的探测，有效避免了电学型传感器因电火花引发的氢气爆炸风险，同时省去了额外安装防爆装置的必要。光学型氢气浓度报警器通常利用钯、钇、镁等金属在吸氢后物理化学性质的变化来实现氢气浓度的传感。在光学氢气传感器的设计中，通过特定的结构设计，可以使得传感器吸氢前后反射率、透射率、谐振波长位置等物理量发生变化。结合使用光谱仪或光强度计，可以有效地对环境中氢气浓度进行监测。
4、传统的光学氢气浓度传感器，通常都需要配套光强度计、光谱仪等光学设备才能实现对氢气浓度的监测。为此，发展出了新型的可视化比色氢气浓度传感器，该类型的氢气传感器主要工作波段在400-800 nm的可见光波段，在氢化前后可以出现颜色转变，因此监测者可直接通过肉眼观察得知环境中的氢气暴露情况，实现方便快速直接地氢气监测。然而，这类可视化传感器的响应时间较长，在氢气浓度较低的时候，有可能出现颜色转变不
技术实现思路
1、基于此，本申请一个或多个实施例提供了一种氢气传感器及其制备方法和氢气检测方法，可以更灵敏地检测出待测气体中是否存在氢气，并以颜色变化直观显示，同时，抗干扰能力强，响应时间短。
2、本申请的技术方案，包括如下内容：
3、一种氢气传感器，包括：衬底、设置在所述衬底之上的金属反射膜、设置在所述金属反射膜之上的电介质膜和设置在所述电介质膜之上的金属氢敏膜。
4、在其中一实施例中，所述的氢气传感器满足如下条件中的至少一种：
5、（1）所述金属反射膜的材质包括银、金、铝、铜、铬、铂和钯中的至少一种；
6、（2）所述电介质膜的材质包括聚合物、金属氧化物和无机非金属材料中的至少一种；可选地，所述聚合物包括聚四氟乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种；可选地，所述金属氧化物包括sio2和al2o3中的至少一种；可选地，所述无机非金属材料包括caf2、baf2、mgf2和lif中的至少一种；
7、（3）所述金属氢敏膜的材质包括钯、镁、铂、钇、铪、钒和三氧化钨中的至少一种。
8、在其中一实施例中，所述的氢气传感器满足如下条件中的至少一种：
9、（1）所述金属反射膜的厚度为50 nm~520 nm；
10、（2）所述电介质膜的厚度为20 nm~150 nm；
11、（3）所述金属氢敏膜的厚度为5 nm~45 nm。
12、在其中一实施例中，所述的氢气传感器还包括设置于所述氢敏金属膜之上的屏蔽膜；
13、可选地，屏蔽膜的材质包括聚甲基丙烯酸甲酯和聚四氟乙烯中的至少一种。
14、在其中一实施例中，所述的氢气传感器所述屏蔽膜的厚度为10 nm~100 nm。
15、一种上文任一技术方案所述的氢气传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
16、在衬底上溅射第一金属纳米颗粒，形成所述金属反射膜；
17、在所述金属反射膜之上溅射电介质材料，形成所述电介质膜；
18、在所述电介质膜之上溅射或采用化学合成方法制备第二金属纳米颗粒，形成所述金属氢敏膜；
19、可选地，在所述金属氢敏膜之上旋涂屏蔽材料，形成屏蔽膜。
20、在其中一实施例中，所述的制备方法满足如下条件中的至少一种：
21、（1）所述第一金属纳米颗粒包括银纳米颗粒、金纳米颗粒、铝纳米颗粒、铜纳米颗粒、铬纳米颗粒、铂纳米颗粒和钯纳米颗粒中的至少一种；
22、（2）所述电介质材料包括聚合物、金属氧化物和无机非金属材料中的至少一种；可选地，所述聚合物包括聚四氟乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种；可选地，所述金属氧化物包括sio2和al2o3中的至少一种；可选地，所述无机非金属材料包括caf2、baf2、mgf2和lif中的至少一种；
23、（3）所述第二金属纳米颗粒包括钯纳米颗粒、镁纳米颗粒、铂纳米颗粒、钇纳米颗粒、铪纳米颗粒、钒纳米颗粒和三氧化钨纳米颗粒中的至少一种；
24、（4）所述屏蔽材料包括聚甲基丙烯酸甲酯和聚四氟乙烯中的至少一种。
25、在其中一实施例中，所述第二金属纳米颗粒的粒径为2 nm~20 nm。
26、在其中一实施例中，溅射的方式为分次溅射，所述分次是指依次进行3~5次溅射。
27、一种氢气检测方法，利用上述任一技术方案所述的氢气传感器进行检测，包括：
28、将所述氢气传感器放置于存在待测气体的环境中，对所述待测气体进行吸附；
29、检测所述金属氢敏膜背向所述衬底的一面在吸附之前和吸附之后的光学信号；
30、根据吸附之前和吸附之后的光学信号的变化，获得待测气体中氢气的浓度。
31、本申请的氢气传感器，采用了与金属-绝缘体-金属（mim）光学腔具有相似结构的金属氢敏膜-电介质膜-金属反射膜腔体结构，使用该氢气传感器进行检测，当氢气分子与金属氢敏膜接触时，会引起膜的光学性质变化，这种变化会影响到腔体的共振条件，进而改变光的反射或吸收特性。通过测量这些变化，可以推断出氢气的浓度。
32、本申请的氢气传感器和检测方法对氢气的检测具有高灵敏度和快速响应，同时，抗干扰能力强，制备方法也比较简单。
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1.一种氢气传感器，其特征在于，包括：衬底、设置在所述衬底之上的金属反射膜、设置在所述金属反射膜之上的电介质膜和设置在所述电介质膜之上的金属氢敏膜。
2.根据权利要求1所述的氢气传感器，其特征在于，满足如下条件中的至少一种：
3.根据权利要求1所述的氢气传感器，其特征在于，满足如下条件中的至少一种：
4.根据权利要求1~3任一项所述的氢气传感器，其特征在于，还包括设置于所述氢敏金属膜之上的屏蔽膜；
5.根据权利要求4所述的氢气传感器，其特征在于，所述屏蔽膜的厚度为10 nm~100nm。
6.一种权利要求1~5任一项所述的氢气传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，满足如下条件中的至少一种：
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第二金属纳米颗粒的粒径为2 nm~20 nm。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，溅射的方式为分次溅射，所述分次是指依次进行3~5次溅射。
10.一种氢气检测方法，其特征在
...【技术特征摘要】
1.一种氢气传感器，其特征在于，包括：衬底、设置在所述衬底之上的金属反射膜、设置在所述金属反射膜之上的电介质膜和设置在所述电介质膜之上的金属氢敏膜。
2.根据权利要求1所述的氢气传感器，其特征在于，满足如下条件中的至少一种：
3.根据权利要求1所述的氢气传感器，其特征在于，满足如下条件中的至少一种：
4.根据权利要求1~3任一项所述的氢气传感器，其特征在于，还包括设置于所述氢敏金属膜之上的屏蔽膜；
5.根据权利要求4所述的氢气传感器，其特征在于，所述屏蔽膜的厚度为10 nm~...
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