一種基于co氣體檢測功能的防雷配電柜的制作方法
【專利摘要】本申請涉及一種基于CO氣體檢測功能的防雷配電柜，該防雷配電柜安裝有CO氣體傳感器，所述CO氣體傳感器包括Si基底、形成于所述Si基底上的氧化硅薄膜、置于所述氧化硅薄膜上的W膜、形成于W膜上的WO3納米線薄膜、覆于WO3納米線薄膜上的SnO2納米薄膜、在SnO2納米薄膜上制作的兩個Pt電極和位于所述Si基底上的加熱模塊。該防雷配電柜對CO氣體的靈敏度高，響應時間短，重復性及穩定性均較佳。
【專利說明】
一種基于CO氣體檢測功能的防雷配電柜
技術領域
[0001]本申請涉及防雷配電柜領域，尤其涉及一種基于CO氣體檢測功能的防雷配電柜。
【背景技術】
[0002]配電柜就是電力供電系統中用于進行電能分配、控制、計量以及連接線纜的配電設備，一般為鋼結構，方形，落地放置，其內安放各種電力模塊，并通過布線連接。
[0003]由于防雷配電柜內放置設備涉及到用電的安全和暢通，因此，需要保證其不間斷正常工作，然而，由于放置環境的影響，其不可避免的會接觸危險性氣體，如CO等，然而，一般防雷配電柜不具備該種氣體的檢測能力，在氣體泄露的情況下，無法保障正常工作和人員安全。
【發明內容】
[0004]為克服相關技術中存在的問題，本申請提供一種基于CO氣體檢測功能的防雷配電柜。
[0005]本發明通過以下技術方案實現:一種基于CO氣體檢測功能的防雷配電柜，該防雷配電柜安裝有CO氣體傳感器;所述CO氣體傳感器包括Si基底、形成于所述Si基底上的氧化硅薄膜、置于所述氧化硅薄膜上的W膜、形成于W膜上的WO3納米線薄膜、覆于WO3納米線薄膜上的Sn02納米薄膜、在Sn02納米薄膜上制作的兩個Pt電極和位于所述Si基底下方的加熱模塊;所述WO3納米線長度為1000?7000nm。
[0006]優選地，CO氣體傳感器的制備方法包括如下步驟:
[0007]步驟一，準備Si基底:
[0008]取一定尺寸(5cmX 5cm)的硅片，依次經過丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗，超聲時間均為30min，然后在將硅片放入氧化爐中，1100 °C下熱氧化，在硅片表面得到一層厚度約600nm的氧化娃薄膜；
[0009]步驟二，制備WO3納米線薄膜:
[0010]將經步驟一熱氧化的硅片放入磁控濺射儀中，抽真空至2.0X10—3以下，然后利用磁控濺射技術，在氧化硅表面鍍一層W膜，以作為WO3納米線的生長源，磁控濺射功率為300W，W膜的厚度為300nm，大小為3cm X 3cm ；
[0011]然后將硅片放入管式爐中，在常壓下，通入20sCCm的Ar氣，先穩定lh，排出管式爐內的空氣，接下來加熱管式爐以10°C/min的速率升溫至380 V，并保溫6h，保溫完畢讓其自然冷卻，待降到室溫后取出硅片，在硅片的W膜表面得到一層WO3納米線薄膜；
[0012]步驟三，制備SnO2納米薄膜:
[0013]首先，準備10ml去離子水，稱取5g SnCl4.5H20溶于去離子水，隨后添加0.3g檸檬酸，加熱溶液到53 °C，在磁力攪拌下，加入0.5mol/L的氨水至pH值為3，制得Sn(OH)4沉淀物，沉淀靜置15h，經過多次洗滌去除氯離子；然后稱取7g T12納米粒子，與沉淀混合研磨0.5h，形成混合物沉淀，將混合物沉淀加熱至63°C，加入飽和草酸中回溶，直到沉淀完全溶解，得到透明的SnO2溶膠，將1ml飽和聚乙二醇作為表面活性劑加入到透明溶膠中，并放入烘箱90°C烘干20h，得到前驅體，將該SnOPl膠前驅體在580°C下焙燒1.5h，得到摻雜Ti02納米粒子的Sn02納米粉末；
[0014]使用松油醇與SnO2納米粉末混合，配制成為SnO2漿料，并采用絲網印刷的方法將SnO2漿料涂覆在硅片的WO3納米線薄膜區域，SnO2漿料厚度為2μπι，隨后將硅片在100 °C下烘干5min，在WO3納米線薄膜區域填充一層Sn02納米薄膜；
[0015]步驟四，制備pt電極:
[0016]該傳感器電極采用Pt電極，利用磁控濺射結合模板法在SnO2漿料表面制作兩個Pt電極;所述Pt電極中添加有Bi2O3材料和MgB2材料，所述Bi2O3材料的添加量為0.0lwt%?0.1wt%，所述MgB2材料的添加量為0.005wt%?0.05wt%。
[0017]步驟五，組裝CO氣體傳感器:
[0018]將導線與兩個Pt電極連接，在Si基底背面安裝加熱模塊和傳感器的外殼結構。
[0019]本申請的實施例提供的技術方案可以包括以下有益效果:
[0020](I)本申請的實施例所提供的一種基于CO氣體檢測功能的防雷配電柜，其安裝有CO氣體傳感器，而該CO氣體傳感器為基于Sn02納米材料的電阻型CO傳感器，通過W03納米線與SnO2納米材料的結合，增強了 CO氣體傳感器對CO檢測的選擇性、穩定性等方面效果;CO氣體傳感器在W03納米線薄膜基礎上，涂覆一層Sn02納米材料，填充于納米線之間空隙，由于W03納米線具有較大的比表面積，使得其與Sn02納米材料接觸面積大大增大，W03納米線做催化劑大大提高了 SnO2對CO的靈敏度與選擇性，進而提高了防雷配電柜的靈敏度。
[0021](2)本申請的實施例所提供的一種基于CO氣體檢測功能的防雷配電柜，由于其采用的CO氣體傳感器采用SnO2納米材料由溶膠凝膠法制備，而SnO2納米材料與氣體的接觸面積增大，進而提高了 Sn02納米材料對氣體的吸附能力，同時由于摻雜Ti02納米粒子，能夠促進材料表面氧離子與還原性氣體CO的反應，進而提高傳感器對CO的靈敏度。
[0022]本申請附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本申請。
【附圖說明】
[0023]此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分，示出了符合本發明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發明的原理。
[0024]圖1是本發明的⑶氣體傳感器的結構示意圖。其中:01_Si基底，02-氧化硅薄膜，03-W膜，04-W03納米線薄膜，05-Sn02納米薄膜，06_Pt電極，07-加熱模塊。
[0025]圖2是制備CO氣體傳感器流程圖。
【具體實施方式】
[0026]這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本發明相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本發明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。
[0027]下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現本申請的不同結構。為了簡化本申請的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。當然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本申請。此外，本申請可以在不同例子中重復參考數字和/或字母。這種重復是為了簡化和清楚的目的，其本身不只是所討論各種實施例和/或設置之間的關系。此夕卜，本申請提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到其他工藝的可應用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征值“上”的結構可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。
[0028]在本申請的描述中，需要說明的是，除非另有規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。
[0029]目前，傳感器技術已經成為現代科技發展的重要部分，其與計算機技術、通信技術組成現代信息技術的三大方面。基于氣體檢測與識別報警的氣體傳感器是傳感器的一個重要分支。在農作物培育、飲料行業、食品工業、大氣監測、工業生產等方面，傳感器發揮著越來越重要的作用。
[0030]CO氣體是一種對人體和環境有毒有害的氣體。當人們吸入少量CO后，其極易與血液中血紅素結合形成穩定的締合物，導致血紅蛋白失去輸送氧氣的能力，最后造成人體組織缺氧，輕者產生頭痛、嘔吐等癥狀，嚴重者會導致腦部受損或者死亡。
[0031]在生產生活中，CO的來源很多。在焦炭廠、煉鋼廠、化工廠等，操作人員可能暴露于高濃度CO氣體中，家庭燃煤取暖、終端煤氣的意外泄露、火災現場等也會產生大量CO，容易弓丨發人們的中毒事件。另外，CO同時是一種易燃易爆的氣體，當空氣中CO含量在12%?74%時即可發生爆炸。
[0032]目前基于⑶氣體檢測的傳感器主要有金屬氧化物半導體型、電化學型、固體電解質型、接觸燃燒型等，金屬氧化物半導體型傳感器具有熱穩定性好、成本低、元器件制作簡單等優勢，已經成為研究較多的一類傳感器。
[0033]錫是一種常見元素，位于周期表中IVA族，它與氧可以結合成多種氧化物，其中，SnO2是最穩定的。SnO2屬于一種典型的寬禁帶半導體金屬氧化物，由于自身的晶體結構、表面特性和吸附特性等，SnO2在氣敏傳感器、太陽能電池、電化學等領域中被廣泛應用。SnO2作為一種重要的氣敏傳感器敏感材料，具有響應靈敏、制作成本低、工藝流程簡單等優點，經常被用于還原性氣體的檢測。
[0034]金屬氧化物半導體型氣體傳感器的探測氣體原理是基于敏感元件與目標氣體的相互作用。金屬氧化物半導體對于氣體具有較強的物理或化學吸附能力，當其與空氣接觸時，空氣中的氧會吸附于金屬氧化物半導體敏感材料的表面，并與敏感材料相互作用，產生氧負離子;當接觸還原性氣體后，還原性氣體與該敏感材料表面的氧負離子反應，導致半導體敏感材料載流子濃度變大，從而導致該敏感材料電導率變大，電阻下降，基于敏感材料電特性的變化，實現對還原性氣體的檢測。
[0035]金屬氧化物半導體型氣體傳感器具有耐腐蝕、制作成本低、檢測原理簡單等優點，然而，現有基于CO氣體檢測的金屬氧化物半導體傳感器仍具有選擇性、穩定性較差、響應不夠靈敏等問題。
[0036]實施例一:
[0037]本申請的實施例涉及一種基于CO氣體檢測功能的防雷配電柜，該防雷配電柜安裝有CO氣體傳感器;如圖1所示，所述CO氣體傳感器包括Si基底(01)、形成于所述Si基底(01)上的氧化硅薄膜(02)、置于所述氧化硅薄膜(02)上的W膜(03)、形成于W膜(03)上的WO3納米線薄膜(04)、覆于W03納米線薄膜(04)上的Sn02納米薄膜(05)、在Sn02納米薄膜(05)上制作的兩個Pt電極(06)和位于所述Si基底下方的加熱模塊(07);所述WO3納米線長度為1000?7000nmo
[0038]優選地，如圖2，CO氣體傳感器的制備方法包括如下步驟:
[0039]步驟一，準備Si基底:
[0040]取一定尺寸(5cmX 5cm)的硅片，依次經過丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗，超聲時間均為30min，然后在將硅片放入氧化爐中，1100 °C下熱氧化，在硅片表面得到一層厚度約600nm的氧化娃薄膜；
[0041]步驟二，制備W03納米線薄膜:
[0042]將經步驟一熱氧化的硅片放入磁控濺射儀中，抽真空至2.0X10—3以下，然后利用磁控濺射技術，在氧化硅表面鍍一層W膜，以作為WO3納米線的生長源，磁控濺射功率為300W，W膜的厚度為300nm，大小為3cm X 3cm ；
[0043]然后將硅片放入管式爐中，在常壓下，通入20sCCm的Ar氣，先穩定lh，排出管式爐內的空氣，接下來加熱管式爐以10°C/min的速率升溫至380 V，并保溫6h，保溫完畢讓其自然冷卻，待降到室溫后取出硅片，在硅片的W膜表面得到一層WO3納米線薄膜；
[0044]步驟三，制備SnO2納米薄膜:
[0045]首先，準備10ml去離子水，稱取5g SnCl4.5H20溶于去離子水，隨后添加0.3g檸檬酸，加熱溶液到53 °C，在磁力攪拌下，加入0.5mol/L的氨水至pH值為3，制得Sn(OH)4沉淀物，沉淀靜置15h，經過多次洗滌去除氯離子；然后稱取7g T12納米粒子，與沉淀混合研磨0.5h，形成混合物沉淀，將混合物沉淀加熱至63°C，加入飽和草酸中回溶，直到沉淀完全溶解，得到透明的SnO2溶膠，將1ml飽和聚乙二醇作為表面活性劑加入到透明溶膠中，并放入烘箱90°C烘干20h，得到前驅體，將該SnOPl膠前驅體在580°C下焙燒1.5h，得到摻雜Ti02納米粒子的Sn02納米粉末；
[0046]使用松油醇與SnO2納米粉末混合，配制成為SnO2漿料，并采用絲網印刷的方法將SnO2漿料涂覆在硅片的WO3納米線薄膜區域，SnO2漿料厚度為2μπι，隨后將硅片在100 °C下烘干5min，在WO3納米線薄膜區域填充一層Sn02納米薄膜；
[0047]步驟四，制備pt電極:
[0048]該傳感器電極采用Pt電極，利用磁控濺射結合模板法在SnO2漿料表面制作兩個Pt電極;所述Pt電極中添加有Bi2O3材料和MgB2材料，所述Bi2O3材料的添加量為0.0lwt%?0.1wt%，所述MgB2材料的添加量為0.005wt%?0.05wt%。
[0049]步驟五，組裝CO氣體傳感器:
[0050]將導線與兩個Pt電極連接，在Si基底背面安裝加熱模塊和傳感器的外殼結構。
[0051]優選地，所述CO傳感器的測試系統由氣體稀釋系統、電化學工作站組成，可實現對最低Ippm氣體的檢測，把制作的傳感器樣品放入測試腔，排出腔內空氣，兩個電極與外部電化學工作站連接，測試電壓為10V。傳感器響應值定義為:R = RO/Rg，其中RO為材料在空氣中電阻，Rg為材料在特定濃度目標氣體中的電阻，響應時間和恢復時間分別為響應值和恢復值達到平衡的90 %時所用的時間。通過測試發現，在⑶濃度為分別為200、500、1000、1500ppm時，該傳感器響應值對應為10、21、41、72，在H2濃度為分別為200、500、1000、1500ppm時，該傳感器響應值對應為5、9、17,32,表現較好的CO選擇性;通過2000次的重復性測試，在相同濃度CO下，響應值下降為原來的94%，穩定性良好。
[0052]測試說明，安裝該CO傳感器的防雷配電柜靈敏度高、重復性、穩定性良好，具有很大的市場應用前景。
[0053]實施例二:
[0054]本申請的實施例涉及一種基于CO氣體檢測功能的防雷配電柜，該防雷配電柜安裝有CO氣體傳感器;如圖1所示，所述CO氣體傳感器包括Si基底(01)、形成于所述Si基底(01)上的氧化硅薄膜(02)、置于所述氧化硅薄膜(02)上的W膜(03)、形成于W膜(03)上的WO3納米線薄膜(04)、覆于W03納米線薄膜(04)上的Sn02納米薄膜(05)、在Sn02納米薄膜(05)上制作的兩個Pt電極(06)和位于所述Si基底下方的加熱模塊(07);所述WO3納米線長度為1000?6000nmo
[0055]優選地，如圖2，CO氣體傳感器的制備方法包括如下步驟:
[0056]步驟一，準備Si基底:
[0057]取一定尺寸(5cmX 5cm)的硅片，依次經過丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗，超聲時間均為30min，然后在將硅片放入氧化爐中，1100 °C下熱氧化，在硅片表面得到一層厚度約600nm的氧化娃薄膜；
[0058]步驟二，制備WO3納米線薄膜:
[0059]將經步驟一熱氧化的硅片放入磁控濺射儀中，抽真空至2.0X10—3以下，然后利用磁控濺射技術，在氧化硅表面鍍一層W膜，以作為WO3納米線的生長源，磁控濺射功率為300W，W膜的厚度為300nm，大小為3cm X 3cm ；
[0060]然后將硅片放入管式爐中，在常壓下，通入20sCCm的Ar氣，先穩定lh，排出管式爐內的空氣，接下來加熱管式爐以10°C/min的速率升溫至380 V，并保溫6h，保溫完畢讓其自然冷卻，待降到室溫后取出硅片，在硅片的W膜表面得到一層WO3納米線薄膜；
[0061 ] 步驟三，制備Sn02納米薄膜:
[0062]首先，準備500ml去離子水，稱取39g SnCl4.5H20溶于去離子水，隨后添加0.3g檸檬酸，加熱溶液到53°C，在磁力攪拌下，加入0.5mol/L的氨水至pH值為3.6，制得Sn(OH)4沉淀物，沉淀靜置15h，經過多次洗滌去除氯離子;然后稱取34g T12納米粒子，與沉淀混合研磨0.5h，形成混合物沉淀，將混合物沉淀加熱至63°C，加入飽和草酸中回溶，直到沉淀完全溶解，得到透明的SnO2溶膠，將1ml飽和聚乙二醇作為表面活性劑加入到透明溶膠中，并放入烘箱90 V烘干20h，得到31102凝膠前驅體，將該SnOPl膠前驅體在580 V下焙燒1.5h，得到摻雜Ti02納米粒子的Sn02納米粉末；
[0063]使用松油醇與SnO2納米粉末混合，配制成為SnO2漿料，并采用絲網印刷的方法將SnO2漿料涂覆在硅片的WO3納米線薄膜區域，SnO2漿料厚度為2μπι，隨后將硅片在100 °C下烘干5min，在WO3納米線薄膜區域填充一層Sn02納米薄膜；
[0064]步驟四，制備pt電極:
[0065]該傳感器電極采用Pt電極，利用磁控濺射結合模板法在SnO2漿料表面制作兩個Pt電極;所述Pt電極中添加有Bi2O3材料和MgB2材料，所述Bi2O3材料的添加量為0.04wt%?0.1wt%，所述MgB2材料的添加量為0.005wt%?0.05wt%。
[0066]步驟五，組裝CO氣體傳感器:
[0067]將導線與兩個Pt電極連接，在Si基底背面安裝加熱模塊和傳感器的外殼結構。
[0068]優選地，所述CO傳感器的測試系統由氣體稀釋系統、電化學工作站組成，可實現對最低Ippm氣體的檢測，把制作的傳感器樣品放入測試腔，排出腔內空氣，兩個電極與外部電化學工作站連接，測試電壓為10V。傳感器響應值定義為:R = R0/Rg，其中RO為材料在空氣中電阻，Rg為材料在特定濃度目標氣體中的電阻，響應時間和恢復時間分別為響應值和恢復值達到平衡的90 %時所用的時間。通過測試發現，在⑶濃度為分別為200、500、1000、1500ppm時，該傳感器響應值對應為9、36、41、62，在H2濃度為分別為200、500、1000、1500ppm時，該傳感器響應值對應為5、9、16、34，表現較好的CO選擇性;通過2000次的重復性測試，在相同濃度CO下，響應值下降為原來的93%，穩定性良好。
[0069]測試說明，安裝該CO傳感器的防雷配電柜靈敏度高、重復性、穩定性良好，具有很大的市場應用前景。
[0070]實施例三:
[0071]本申請的實施例涉及一種基于CO氣體檢測功能的防雷配電柜，該防雷配電柜安裝有CO氣體傳感器;如圖1所示，所述CO氣體傳感器包括Si基底(01)、形成于所述Si基底(01)上的氧化硅薄膜(02)、置于所述氧化硅薄膜(02)上的W膜(03)、形成于W膜(03)上的WO3納米線薄膜(04)、覆于W03納米線薄膜(04)上的Sn02納米薄膜(05)、在Sn02納米薄膜(05)上制作的兩個Pt電極(06)和位于所述Si基底下方的加熱模塊(07);所述WO3納米線長度為1000?5000nm。
[0072]優選地，如圖2，CO氣體傳感器的制備方法包括如下步驟:
[0073]步驟一，準備Si基底:
[0074]取一定尺寸(5cmX 5cm)的硅片，依次經過丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗，超聲時間均為30min，然后在將硅片放入氧化爐中，1100 °C下熱氧化，在硅片表面得到一層厚度約600nm的氧化娃薄膜；
[0075]步驟二，制備WO3納米線薄膜:
[0076]將經步驟一熱氧化的硅片放入磁控濺射儀中，抽真空至2.0X10—3以下，然后利用磁控濺射技術，在氧化硅表面鍍一層W膜，以作為WO3納米線的生長源，磁控濺射功率為300W，W膜的厚度為300nm，大小為3cm X 3cm ；
[0077]然后將硅片放入管式爐中，在常壓下，通入30sCCm的Ar氣，先穩定Ih，排出管式爐內的空氣，接下來加熱管式爐以10°C/min的速率升溫至380 V，并保溫6h，保溫完畢讓其自然冷卻，待降到室溫后取出硅片，在硅片的W膜表面得到一層WO3納米線薄膜；
[0078]步驟三，制備SnO2納米薄膜:
[0079]首先，準備10ml去離子水，稱取5g SnCl4.5H20溶于去離子水，隨后添加0.3g檸檬酸，加熱溶液到50 °C，在磁力攪拌下，加入0.5mol/L的氨水至pH值為5，制得Sn(OH)4沉淀物，沉淀靜置15h，經過多次洗滌去除氯離子；然后稱取7g T12納米粒子，與沉淀混合研磨0.5h，形成混合物沉淀，將混合物沉淀加熱至63°C，加入飽和草酸中回溶，直到沉淀完全溶解，得到透明的SnO2溶膠，將1ml飽和聚乙二醇作為表面活性劑加入到透明溶膠中，并放入烘箱90°C烘干20h，得到前驅體，將該SnOPl膠前驅體在580°C下焙燒1.5h，得到摻雜Ti02納米粒子的Sn02納米粉末；
[0080]使用松油醇與SnO2納米粉末混合，配制成為SnO2漿料，并采用絲網印刷的方法將SnO2漿料涂覆在硅片的WO3納米線薄膜區域，SnO2漿料厚度為4μπι，隨后將硅片在100 °C下烘干5min，在WO3納米線薄膜區域填充一層Sn02納米薄膜；
[0081 ] 步驟四，制備pt電極:
[0082]該傳感器電極采用Pt電極，利用磁控濺射結合模板法在SnO2漿料表面制作兩個Pt電極;所述Pt電極中添加有Bi2O3材料和MgB2材料，所述Bi2O3材料的添加量為0.0lwt%?
0.1wt%，所述MgB2材料的添加量為0.005wt%?0.05wt%。
[0083]步驟五，組裝CO氣體傳感器:
[0084]將導線與兩個Pt電極連接，在Si基底背面安裝加熱模塊和傳感器的外殼結構。
[0085]優選地，所述CO傳感器的測試系統由氣體稀釋系統、電化學工作站組成，可實現對最低Ippm氣體的檢測，把制作的傳感器樣品放入測試腔，排出腔內空氣，兩個電極與外部電化學工作站連接，測試電壓為10V。傳感器響應值定義為:R = R0/Rg，其中RO為材料在空氣中電阻，Rg為材料在特定濃度目標氣體中的電阻，響應時間和恢復時間分別為響應值和恢復值達到平衡的90 %時所用的時間。通過測試發現，在⑶濃度為分別為200、500、1000、1500ppm時，該傳感器響應值對應為12、29、41、72，在H2濃度為分別為200、500、1000、1500ppm時，該傳感器響應值對應為5、9、16,24,表現較好的CO選擇性;通過2000次的重復性測試，在相同濃度CO下，響應值下降為原來的88%，穩定性良好。
[0086]測試說明，安裝該CO傳感器的防雷配電柜靈敏度高、重復性、穩定性良好，具有很大的市場應用前景。
[0087]實施例四:
[0088]本申請的實施例涉及一種基于CO氣體檢測功能的防雷配電柜，該防雷配電柜安裝有CO氣體傳感器;如圖1所示，所述CO氣體傳感器包括Si基底(01)、形成于所述Si基底(01)上的氧化硅薄膜(02)、置于所述氧化硅薄膜(02)上的W膜(03)、形成于W膜(03)上的WO3納米線薄膜(04)、覆于W03納米線薄膜(04)上的Sn02納米薄膜(05)、在Sn02納米薄膜(05)上制作的兩個Pt電極(06)和位于所述Si基底下方的加熱模塊(07);所述WO3納米線長度為1000?5000nm。
[0089]優選地，如圖2，CO氣體傳感器的制備方法包括如下步驟:
[0090]步驟一，準備Si基底:
[0091]取一定尺寸(5cmX 5cm)的硅片，依次經過丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗，超聲時間均為30min，然后在將硅片放入氧化爐中，1100 °C下熱氧化，在硅片表面得到一層厚度約200nm的氧化娃薄膜；
[0092]步驟二，制備WO3納米線薄膜:
[0093]將經步驟一熱氧化的硅片放入磁控濺射儀中，抽真空至2.0X10—3以下，然后利用磁控濺射技術，在氧化硅表面鍍一層W膜，以作為WO3納米線的生長源，磁控濺射功率為300W，W膜的厚度為300nm，大小為3cm X 3cm ；
[0094]然后將硅片放入管式爐中，在常壓下，通入20sCCm的Ar氣，先穩定lh，排出管式爐內的空氣，接下來加熱管式爐以10°C/min的速率升溫至380 V，并保溫6h，保溫完畢讓其自然冷卻，待降到室溫后取出硅片，在硅片的W膜表面得到一層WO3納米線薄膜；
[0095]步驟三，制備SnO2納米薄膜:
[0096]首先，準備10ml去離子水，稱取5g SnCl4.5H20溶于去離子水，隨后添加0.3g檸檬酸，加熱溶液到53 °C，在磁力攪拌下，加入0.5mol/L的氨水至pH值為3，制得Sn(OH)4沉淀物，沉淀靜置15h，經過多次洗滌去除氯離子；然后稱取7g T12納米粒子，與沉淀混合研磨
0.5h，形成混合物沉淀，將混合物沉淀加熱至63°C，加入飽和草酸中回溶，直到沉淀完全溶解，得到透明的SnO2溶膠，將1ml飽和聚乙二醇作為表面活性劑加入到透明溶膠中，并放入烘箱90°C烘干20h，得到前驅體，將該SnOPl膠前驅體在580°C下焙燒5h，得到摻雜Ti 02納米粒子的Sn02納米粉末；
[0097]使用松油醇與SnO2納米粉末混合，配制成為SnO2漿料，并采用絲網印刷的方法將SnO2漿料涂覆在硅片的WO3納米線薄膜區域，SnO2漿料厚度為2μπι，隨后將硅片在100 °C下烘干5min，在WO3納米線薄膜區域填充一層Sn02納米薄膜；
[0098]步驟四，制備pt電極:
[0099]該傳感器電極采用Pt電極，利用磁控濺射結合模板法在SnO2漿料表面制作兩個Pt電極;所述Pt電極中添加有Bi2O3材料和MgB2材料，所述Bi2O3材料的添加量為0.05wt%?
0.1wt%，所述MgB2材料的添加量為0.005wt%?0.03wt%。
[0100]步驟五，組裝CO氣體傳感器:
[0101]將導線與兩個Pt電極連接，在Si基底背面安裝加熱模塊和傳感器的外殼結構。
[0102]優選地，所述CO傳感器的測試系統由氣體稀釋系統、電化學工作站組成，可實現對最低Ipprn氣體的檢測，把制作的傳感器樣品放入測試腔，排出腔內空氣，兩個電極與外部電化學工作站連接，測試電壓為10V。傳感器響應值定義為:R = R0/Rg，其中RO為材料在空氣中電阻，Rg為材料在特定濃度目標氣體中的電阻，響應時間和恢復時間分別為響應值和恢復值達到平衡的90 %時所用的時間。通過測試發現，在⑶濃度為分別為200、500、1000、1500ppm時，該傳感器響應值對應為14、29、41、72，在H2濃度為分別為200、500、1000、1500ppm時，該傳感器響應值對應為5、9、26、48，表現較好的CO選擇性;通過2000次的重復性測試，在相同濃度CO下，響應值下降為原來的93%，穩定性良好。
[0103]測試說明，安裝該CO傳感器的防雷配電柜靈敏度高、重復性、穩定性良好，具有很大的市場應用前景。
[0104]實施例五:
[0105]本申請的實施例涉及一種基于CO氣體檢測功能的防雷配電柜，該防雷配電柜安裝有CO氣體傳感器;如圖1所示，所述CO氣體傳感器包括Si基底(01)、形成于所述Si基底(01)上的氧化硅薄膜(02)、置于所述氧化硅薄膜(02)上的W膜(03)、形成于W膜(03)上的WO3納米線薄膜(04)、覆于W03納米線薄膜(04)上的Sn02納米薄膜(05)、在Sn02納米薄膜(05)上制作的兩個Pt電極(06)和位于所述Si基底下方的加熱模塊(07);所述WO3納米線長度為1000?4000nm。
[0106]優選地，如圖2，CO氣體傳感器的制備方法包括如下步驟:
[0107]步驟一，準備Si基底:
[0108]取一定尺寸(5cmX 5cm)的硅片，依次經過丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗，超聲時間均為30min，然后在將硅片放入氧化爐中，1100 °C下熱氧化，在硅片表面得到一層厚度約600nm的氧化娃薄膜；
[0?09] 步驟二，制備W03納米線薄膜:
[0110]將經步驟一熱氧化的硅片放入磁控濺射儀中，抽真空至2.0X10—3以下，然后利用磁控濺射技術，在氧化硅表面鍍一層W膜，以作為WO3納米線的生長源，磁控濺射功率為300W，W膜的厚度為300nm，大小為3cm X 3cm ；
[0111]然后將娃片放入管式爐中，在常壓下，通入20sccm的Ar氣，先穩定lh，排出管式爐內的空氣，接下來加熱管式爐以10°C/min的速率升溫至380 V，并保溫6h，保溫完畢讓其自然冷卻，待降到室溫后取出硅片，在硅片的W膜表面得到一層WO3納米線薄膜；
[ΟΙ12] 步驟三，制備Sn02納米薄膜:
[0113]首先，準備10ml去離子水，稱取5g SnCl4.5H20溶于去離子水，隨后添加0.3g檸檬酸，加熱溶液到53 °C，在磁力攪拌下，加入0.5mol/L的氨水至pH值為3，制得Sn(OH)4沉淀物，沉淀靜置15h，經過多次洗滌去除氯離子；然后稱取7g T12納米粒子，與沉淀混合研磨
0.5h，形成混合物沉淀，將混合物沉淀加熱至63°C，加入飽和草酸中回溶，直到沉淀完全溶解，得到透明的SnO2溶膠，將1ml飽和聚乙二醇作為表面活性劑加入到透明溶膠中，并放入烘箱90°C烘干20h，得到前驅體，將該SnOPl膠前驅體在580°C下焙燒1.5h，得到摻雜Ti02納米粒子的Sn02納米粉末；
[0114]使用松油醇與SnO2納米粉末混合，配制成為SnO2漿料，并采用絲網印刷的方法將SnO2漿料涂覆在硅片的WO3納米線薄膜區域，SnO2漿料厚度為2μπι，隨后將硅片在100 °C下烘干5min，在WO3納米線薄膜區域填充一層Sn02納米薄膜；
[0115]步驟四，制備pt電極:
[0116]該傳感器電極采用Pt電極，利用磁控濺射結合模板法在SnO2漿料表面制作兩個Pt電極;所述Pt電極中添加有Bi2O3材料和MgB2材料，所述Bi2O3材料的添加量為0.0lwt%?
0.1wt%，所述MgB2材料的添加量為0.01wt%?0.07wt%。
[0117]步驟五，組裝CO氣體傳感器:
[0118]將導線與兩個Pt電極連接，在Si基底背面安裝加熱模塊和傳感器的外殼結構。
[0119]優選地，所述CO傳感器的測試系統由氣體稀釋系統、電化學工作站組成，可實現對最低Ippm氣體的檢測，把制作的傳感器樣品放入測試腔，排出腔內空氣，兩個電極與外部電化學工作站連接，測試電壓為10V。傳感器響應值定義為:R = R0/Rg，其中RO為材料在空氣中電阻，Rg為材料在特定濃度目標氣體中的電阻，響應時間和恢復時間分別為響應值和恢復值達到平衡的90 %時所用的時間。通過測試發現，在⑶濃度為分別為200、500、1000、1500ppm時，該傳感器響應值對應為14、29、41、68，在H2濃度為分別為200、500、1000、1500ppm時，該傳感器響應值對應為5、25、31、47，表現較好的CO選擇性;通過2000次的重復性測試，在相同濃度CO下，響應值下降為原來的93%，穩定性良好。
[0120]測試說明，安裝該CO傳感器的防雷配電柜靈敏度高、重復性、穩定性良好，具有很大的市場應用前景。
[0121]本領域技術人員在考慮說明書及實踐這里公開的發明后，將容易想到本發明的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本發明的任何變型、用途或者適應性變化，這些變型、用途或者適應性變化遵循本發明的一般性原理并包括本申請未公開的本技術領域中的公知常識或慣用技術手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本發明的真正范圍和精神由下面的權利要求指出。
[0122]應當理解的是，本發明并不局限于上面已經描述并在附圖中示出的精確結構，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本發明的范圍僅由所附的權利要求來限制。
【主權項】
1.一種基于CO氣體檢測功能的防雷配電柜，該防雷配電柜安裝有CO氣體傳感器;所述CO氣體傳感器包括Si基底、形成于所述Si基底上的氧化硅薄膜、置于所述氧化硅薄膜上的W膜、形成于W膜上的W03納米線薄膜、覆于W03納米線薄膜上的Sn02納米薄膜、在Sn02納米薄膜上制作的兩個Pt電極和位于所述Si基底下方的加熱模塊；所述WO3納米線長度為1000?.7000nmo2.根據權利要求1所述的防雷配電柜，其中，CO氣體傳感器的制備方法包括如下步驟: 步驟一，準備Si基底: 取一定尺寸(5cmX5cm)的硅片，依次經過丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗，超聲時間均為30min，然后在將硅片放入氧化爐中，1100 °C下熱氧化，在硅片表面得到一層厚度約600nm的氧化硅薄膜； 步驟二，制備W03納米線薄膜: 將經步驟一熱氧化的硅片放入磁控濺射儀中，抽真空至2.0X10—3以下，然后利用磁控濺射技術，在氧化硅表面鍍一層W膜，以作為WO3納米線的生長源，磁控濺射功率為300W，W膜的厚度為300nm，大小為3cm X 3cm; 然后將娃片放入管式爐中，在常壓下，通入20sccm的Ar氣，先穩定Ih，排出管式爐內的空氣，接下來加熱管式爐以10°C/min的速率升溫至380 V，并保溫6h，保溫完畢讓其自然冷卻，待降到室溫后取出硅片，在硅片的W膜表面得到一層WO3納米線薄膜； 步驟三，制備Sn02納米薄膜: 首先，準備10ml去離子水，稱取5g SnCl4.5H20溶于去離子水，隨后添加0.3g檸檬酸，加熱溶液到53°C，在磁力攪拌下，加入0.5mol/L的氨水至pH值為3，制得Sn(OH)4沉淀物，沉淀靜置15h，經過多次洗滌去除氯離子;然后稱取7g T12納米粒子，與沉淀混合研磨0.5h，形成混合物沉淀，將混合物沉淀加熱至63°C，加入飽和草酸中回溶，直到沉淀完全溶解，得到透明的SnO2溶膠，將1ml飽和聚乙二醇作為表面活性劑加入到透明溶膠中，并放入烘箱.90 °(:烘干20h，得到SnO2凝膠前驅體，將該SnO2凝膠前驅體在580 °C下焙燒1.5h，得到摻雜Ti 02納米粒子的Sn02納米粉末； 使用松油醇與Sn02納米粉末混合，配制成為Sn02楽料，并采用絲網印刷的方法將Sn02楽料涂覆在硅片的WO3納米線薄膜區域，SnO2漿料厚度為2μπι，隨后將硅片在100 V下烘干5min，在WO3納米線薄膜區域填充一層Sn02納米薄膜； 步驟四，制備Pt電極: 該傳感器電極采用Pt電極，利用磁控濺射結合模板法在SnO2漿料表面制作兩個Pt電極；所述Pt電極中添加有M2O3材料和MgB2材料，所述M2O3材料的添加量為0.01wt%?0.1wt%，所述MgB2材料的添加量為0.005wt%?0.05wt%。 步驟五，組裝CO氣體傳感器: 將導線與兩個Pt電極連接，在Si基底背面安裝加熱模塊和傳感器的外殼結構。
【文檔編號】G01N27/12GK105866192SQ201610427453
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月15日
【發明人】楊林
【申請人】楊林