本發(fā)明屬于材料制備方法技術領域，具體涉及一種氣體傳感器敏感層超薄氧化鋁保護膜的低溫制備方法。

背景技術：

金屬氧化物型厚膜氣敏傳感器主要由氣體敏感層、貴金屬催化劑、加熱電極及信號采集電極組成，主要用于空/燃比控制、氣體濃度測定、氣體種類識別和有毒有害氣體檢測領域。

空/燃比傳感器在使用過程中容易受到燃油、天然氣和煤炭等燃料燃燒產(chǎn)物的污染。其中，氧化物粉塵的沉積會造成敏感膜層中孔隙的堵塞，隔絕被測氣體與敏感層的接觸，從而失去對氣體敏感的特性。碳顆粒等導電成分沉積在敏感層表面，提高了敏感材料的電導，削弱傳感器的靈敏度特性。燃燒過程中產(chǎn)生的磷、硫和氮等非金屬氧化物，會鈍化敏感層表面貴金屬催化劑的催化活性，進而降低傳感器響應速度。這些因素都將造成氣體傳感器敏感層的“中毒”現(xiàn)象，降低傳感器的響應速度、靈敏度和選擇性。此外，傳感器在使用過程中面臨不間斷高-低溫熱沖擊對敏感層的機械破壞，影響氣體傳感器長期工作穩(wěn)定性，這也是一個不容忽視的問題。

在氣體傳感器表面制備保護層是避免外界環(huán)境對敏感層進行污染破壞的主要技術手段。目前，在氣體傳感器表面制備保護層薄膜的方式很多：從結構上講主要有單層、雙層和多層；從方法上講，主要有火焰噴涂、電漿噴涂和電弧噴涂等；從材料上講，主要有金屬氧化物和抗中毒材料等。但是，這些方法所制備的多孔保護膜一般厚度較大、熱膨脹系數(shù)難以匹配且機械性能較差。除此之外，保護膜的燒結溫度較高，一般在1200℃以上，導致能源消耗量大，并且此類方法工藝復雜、引入污染物雜質(zhì)較多，成品率不容易控制。

鑒于上述分析，非常有必要尋找一種厚度較薄能與敏感材料熱膨脹系數(shù)匹配的保護膜材料及制備方法，并且該保護膜能夠在較低溫度下合成制備，且制備工藝簡單、不會引入其他雜質(zhì)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種氣體傳感器敏感層超薄氧化鋁保護膜的低溫制備方法，利用該方法能在低溫條件下制備出厚度薄、層數(shù)少及不易脫落的氣體傳感器敏感層超薄保護膜。

本發(fā)明所采用的技術方案是，氣體傳感器敏感層超薄氧化鋁保護膜的低溫制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1、分別稱取鋁鹽和強堿，將稱取的鋁鹽溶解于水中配制出鋁鹽溶液，將強堿溶解于水中配制出強堿溶液；將強堿溶液滴加到鋁鹽溶液中，通過調(diào)節(jié)pH值，得到懸浮物；

步驟2、將經(jīng)步驟1得到的懸浮物轉(zhuǎn)移到高壓反應釜內(nèi)，經(jīng)水熱反應后得到沉淀物；

步驟3、將經(jīng)步驟2得到的沉淀物依次進行清洗、干燥處理，得到干粉體；再將得到的干粉體置于馬弗爐中進行熱處理，得到勃姆石粉體；

步驟4、配制溶劑；將經(jīng)步驟3得到的勃姆石粉體研磨成勃姆石細粉后添加到配制出的溶劑中，再向該溶劑中添加造孔劑，最后經(jīng)超聲分散處理，得到勃姆石漿料；

步驟5、將經(jīng)步驟4得到的勃姆石漿料均勻涂覆到傳感器敏感層表面，經(jīng)自然流平后采用紅外烘干，再于馬弗爐中進行熱處理后得到超薄的傳感器敏感層氧化鋁保護膜。

本發(fā)明的特點還在于：

步驟1具體按照以下步驟實施：

步驟1.1、分別稱取鋁鹽和水，將稱取的鋁鹽添加到水中，攪拌均勻后配制出摩爾體積濃度為0.5mol/L～3mol/L的鋁鹽溶液；

分別稱取強堿和水，將稱取的強堿添加到水中，攪拌均勻后配制出摩爾體積濃度為2mol/L～5mol/L的強堿溶液；

步驟1.2、將經(jīng)步驟1.1得到的鋁鹽溶液置于水浴中，控制水浴的溫度為0℃～5℃，采用磁力攪拌裝置攪拌置于水浴中的鋁鹽溶液，并于磁力攪拌狀態(tài)下將配制出的強堿溶液逐滴滴加到鋁鹽溶液中，直至pH值顯示為4～6.5時止，再繼續(xù)磁力攪拌10min～30min，得到懸浮物。

在步驟1中，鋁鹽采用氯化鋁(AlCl₃)、硫酸鋁(Al₂(SO₄)₃)、硝酸鋁(Al(NO₃)₃)、硅酸鋁(Al₂(SiO₃)₃)或硫化鋁(Al₂S₃)；強堿采用氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)或氫氧化銣(RbOH)。

在步驟1.2中，磁力攪拌裝置的攪拌轉(zhuǎn)速為300r/min～500r/min。

步驟2具體按照以下方法實施：

先將經(jīng)步驟1得到的懸浮物轉(zhuǎn)移到高壓反應釜內(nèi)的內(nèi)膽中，再將高壓反應釜置于180℃～240℃的環(huán)境中，使內(nèi)膽中的懸浮物保持在180℃～240℃的溫度條件下持續(xù)反應10h～36h，反應完成后，待內(nèi)膽中的反應物冷卻至室溫后得到沉淀物。

步驟3具體按照以下步驟實施：

步驟3.1、分別利用去離子水和清洗用有機溶劑對經(jīng)步驟2得到的沉淀物進行清洗，清洗方式采用離心處理的方式，待清洗完畢后得到清洗干凈的沉淀物；

步驟3.2、對經(jīng)步驟3.1得到的清洗干凈的沉淀物進行真空干燥處理，干燥溫度為60℃～100℃，干燥時間為6h～24h，得到干粉體；

步驟3.3、將經(jīng)步驟3.2得到的干粉體置于馬弗爐中進行熱處理，熱處理結束后，待馬弗爐自然冷卻至室溫，即得到勃姆石粉體。

步驟3.1中，采用去離子水和清洗用有機溶劑交替清洗三次，且在每次離心處理中，離心裝置的轉(zhuǎn)速為3000r/min～8000r/min；其中，清洗用有機溶劑采用甲醇、無水乙醇、丙酮或四氯化碳；

步驟3.3中，熱處理的具體過程如下：

將干粉體置于馬沸爐內(nèi)后，先以3℃/min～5℃/min的速率將馬弗爐內(nèi)的溫度升至200℃～300℃，并于200℃～300℃溫度條件下，對馬弗爐進行10min～40min的保溫處理；

再以10℃/min～15℃/min的速率將馬沸爐內(nèi)的溫度升至400℃～550℃，并于400℃～550℃溫度條件下，對馬弗爐進行90min～120min的保溫處理。

步驟4具體按照以下步驟實施：

步驟4.1、按質(zhì)量比為1：9～11分別稱取造孔劑、有機溶劑；

步驟4.2、將步驟4.1中稱取的造孔劑和有機溶劑混合在一起，于40℃～55℃的溫度條件下，采用磁力攪拌的方式攪拌30min～60min，使造孔劑和有機溶劑充分混合在一起，得到溶劑；

步驟4.3、將經(jīng)步驟3得到的勃姆石粉體先研磨15min～40min，然后過平均孔徑為25μm～38μm篩，得到勃姆石細粉；

步驟4.4、將經(jīng)步驟4.3得到的勃姆石細粉添加到經(jīng)步驟4.2得到的溶劑中，勃姆石細粉的添加量為溶劑質(zhì)量的15％～30％，經(jīng)超聲分散60min～100min，得到勃姆石漿料。

步驟4中，造孔劑采用乙基纖維素、環(huán)氧樹脂、醋丁纖維或聚乙烯醇；有機溶劑采用無水乙醇、松油醇或異丙醇。

步驟5具體按照以下步驟實施：

步驟5.1將經(jīng)步驟4得到的勃姆石漿料均勻涂覆在傳感器敏感層表面，控制所涂覆漿料層厚度在10μm～30μm，得到保護層漿料薄膜；

步驟5.2、將經(jīng)步驟5.1得到的保護層漿料薄膜置于空氣中，并保持在溫度為20℃～30℃的條件下自然流平30min～60min，之后再將其置于紅外干燥箱中烘烤60min～120min，得到干燥的漿料薄膜；

步驟5.3、將經(jīng)步驟5.2得到干燥的漿料薄膜置于馬弗爐中進行熱處理，熱處理結束后，待馬弗爐自然冷卻至室溫，得到氣體傳感器敏感層超薄保護膜，即氧化鋁保護膜。

步驟5.1中涂覆方式采用絲網(wǎng)印刷法、旋涂法或刮涂法；

在步驟5.3中，熱處理過程具體如下：

先以3℃/min～5℃/min的速率將馬弗爐內(nèi)的溫度升至300℃～500℃，并于300℃～500℃溫度條件下，對馬弗爐進行10min～40min的保溫處理；

再以3℃/min～10℃/min的速率將馬弗爐內(nèi)的溫度升至700℃～900℃，并于700℃～900℃溫度條件下，對馬弗爐進行60min～100min的保溫處理。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明氣體傳感器敏感層超薄氧化鋁保護膜的低溫制備方法，該方法通過水熱法合成保護膜前驅(qū)體粉體-勃姆石粉體，經(jīng)涂覆在敏感層表面燒結后得到保護層薄膜，整個制備流程較為簡單、易于操控、可重復性強且對傳感器敏感層不產(chǎn)生新的污染。

(2)利用本發(fā)明氣體傳感器敏感層超薄氧化鋁保護膜的低溫制備方法制備出的氣敏材料敏感層保護薄膜，可形成孔隙在1μm～2μm的Al₂O₃保護膜，不僅具有厚度薄的特點還能在20μm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。

(3)利用本發(fā)明氣體傳感器敏感層超薄氧化鋁保護膜的低溫制備方法制備出的氣敏材料敏感層保護薄膜，能在較低溫度700℃～900℃范圍內(nèi)進行，這樣能有效降低制備成本，具有重大的社會經(jīng)濟效益。

附圖說明

圖1是利用本發(fā)明的制備方法得到的氣體傳感器敏感層超薄氧化鋁保護膜的表面場發(fā)射掃描電子顯微鏡圖片；

圖2是利用本發(fā)明的制備方法得到的氣體傳感器敏感層超薄氧化鋁保護膜的斷面場發(fā)射掃描電子顯微鏡圖片；

圖3是利用本發(fā)明的制備方法得到的附在Pt/TiO₂氣敏傳感器表面的氣體傳感器敏感層超薄氧化鋁保護膜的X射線衍射物相結構圖譜。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。

本發(fā)明氣體傳感器敏感層超薄氧化鋁保護膜的低溫制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1、分別稱取鋁鹽和強堿，將稱取的鋁鹽溶解于水中配制出鋁鹽溶液，將強堿溶解于水中配制出強堿溶液；將強堿溶液滴加到鋁鹽溶液中，通過調(diào)節(jié)pH值，得到懸浮物，具體按照以下步驟實施：

步驟1.1、分別稱取鋁鹽和水，將稱取的鋁鹽添加到水中，攪拌均勻后配制出摩爾體積濃度為0.5mol/L～3mol/L的鋁鹽溶液；

鋁鹽采用氯化鋁(AlCl₃)、硫酸鋁(Al₂(SO₄)₃)、硝酸鋁(Al(NO₃)₃)、硅酸鋁(Al₂(SiO₃)₃)或硫化鋁(Al₂S₃)；

分別稱取強堿和水，將稱取的強堿添加到水中，攪拌均勻后配制出摩爾體積濃度為2mol/L～5mol/L的強堿溶液；

強堿采用氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)或氫氧化銣(RbOH)；

步驟1.2、將經(jīng)步驟1.1得到的鋁鹽溶液置于水浴中，控制水浴的溫度為0℃～5℃，采用磁力攪拌裝置攪拌置于水浴中的鋁鹽溶液，并于磁力攪拌狀態(tài)下將配制出的強堿溶液逐滴滴加到鋁鹽溶液中，直至pH值顯示為4～6.5時止，再繼續(xù)磁力攪拌10min～30min，得到懸浮物；

其中，磁力攪拌裝置的攪拌轉(zhuǎn)速為300r/min～500r/min。

步驟2、將經(jīng)步驟1得到的懸浮物轉(zhuǎn)移到高壓反應釜內(nèi)，經(jīng)水熱反應后得到沉淀物，具體按照以下方法實施：

先將經(jīng)步驟1得到的懸浮物轉(zhuǎn)移到高壓反應釜內(nèi)的內(nèi)膽中，再將高壓反應釜置于180℃～240℃的環(huán)境中，使內(nèi)膽中的懸浮物保持在180℃～240℃的溫度條件下持續(xù)反應10h～36h，反應完成后，待內(nèi)膽中的反應物冷卻至室溫后得到沉淀物。

高壓反應釜的內(nèi)膽聚四氟乙烯內(nèi)膽，最大耐壓3MPa。

步驟3、將經(jīng)步驟2得到的沉淀物依次進行清洗、干燥處理，得到干粉體；再將得到的干粉體置于馬弗爐中進行熱處理，得到勃姆石粉體，具體按照以下步驟實施：

步驟3.1、分別利用去離子水和清洗用有機溶劑對經(jīng)步驟2得到的沉淀物進行清洗，清洗方式采用離心處理的方式，待清洗完畢后得到清洗干凈的沉淀物；

為了保證清洗效果，最好采用去離子水和清洗用有機溶劑交替清洗三次；離心處理中，離心裝置的轉(zhuǎn)速為3000r/min～8000r/min；

清洗用有機溶劑可以采用甲醇、無水乙醇、丙酮或四氯化碳；

步驟3.2、對經(jīng)步驟3.1得到的清洗干凈的沉淀物進行真空干燥處理，干燥溫度為60℃～100℃，干燥時間為6h～24h，得到干粉體；

步驟3.3、將經(jīng)步驟3.2得到的干粉體置于馬弗爐中進行熱處理，熱處理結束后，待馬弗爐自然冷卻至室溫，即得到勃姆石粉體；

步驟3.3中的熱處理過程具體如下：

將干粉體置于馬沸爐內(nèi)后，先以3℃/min～5℃/min的速率將馬弗爐內(nèi)的溫度升至200℃～300℃，并于200℃～300℃溫度條件下，對馬弗爐進行10min～40min的保溫處理；

再以10℃/min～15℃/min的速率將馬沸爐內(nèi)的溫度升至400℃～550℃，并于400℃～550℃溫度條件下，對馬弗爐進行90min～120min的保溫處理。

步驟4、配制溶劑；將經(jīng)步驟3得到的勃姆石粉體研磨成勃姆石細粉后添加到配制出的溶劑中，再向該溶劑中添加造孔劑，最后經(jīng)超聲分散處理，得到勃姆石漿料，具體按照以下步驟實施：

步驟4.1、按質(zhì)量比為1：9～11分別稱取造孔劑、有機溶劑；

造孔劑采用乙基纖維素、環(huán)氧樹脂、醋丁纖維或聚乙烯醇；

機溶劑采用無水乙醇、松油醇或異丙醇；

步驟4.2、將步驟4.1中稱取的造孔劑和有機溶劑混合在一起，于40℃～55℃的溫度條件下，采用磁力攪拌的方式攪拌30min～60min，使造孔劑和有機溶劑充分混合在一起，得到溶劑；

步驟4.3、將經(jīng)步驟3得到的勃姆石粉體先研磨15min～40min，然后過平均孔徑為25μm～38μm篩(400目～500目)，得到勃姆石細粉；

步驟4.4、將經(jīng)步驟4.3得到的勃姆石細粉添加到經(jīng)步驟4.2得到的溶劑中，勃姆石細粉的添加量為溶劑質(zhì)量的15％～30％，經(jīng)超聲分散60min～100min，得到勃姆石漿料。

步驟5、將經(jīng)步驟4得到的勃姆石漿料均勻涂覆到傳感器敏感層表面，經(jīng)自然流平后采用紅外烘干，再于馬弗爐中進行熱處理后得到超薄的傳感器敏感層氧化鋁保護膜，具體按照以下步驟實施：

步驟5.1將經(jīng)步驟4得到的勃姆石漿料均勻涂覆在傳感器敏感層表面，控制所涂覆漿料層厚度在10μm～30μm，得到保護層漿料薄膜；

其中，涂覆方式可采用絲網(wǎng)印刷法、旋涂法或刮涂法；

步驟5.2、將經(jīng)步驟5.1得到的保護層漿料薄膜置于空氣中，并保持在溫度為20℃～30℃的條件下自然流平30min～60min，之后再將其置于紅外干燥箱中烘烤60min～120min，得到干燥的漿料薄膜；

步驟5.3、將經(jīng)步驟5.2得到干燥的漿料薄膜置于馬弗爐中進行熱處理，熱處理結束后，待馬弗爐自然冷卻至室溫，得到氣體傳感器敏感層超薄氧化鋁保護膜；

步驟5.3中涉及的熱處理過程具體如下：

先以3℃/min～5℃/min的速率將馬弗爐內(nèi)的溫度升至300℃～500℃，并于300℃～500℃溫度條件下，對馬弗爐進行10min～40min的保溫處理；

再以3℃/min～10℃/min的速率將馬弗爐內(nèi)的溫度升至700℃～900℃，并于700℃～900℃溫度條件下，對馬弗爐進行60min～100min的保溫處理。

實施例1

分別稱取氯化鋁和水，將稱取的氯化鋁添加到水中，攪拌均勻后配制出摩爾體積濃度為0.5mol/L的氯化鋁溶液；分別稱取氫氧化鈉和水，將稱取的氫氧化鈉添加到水中，攪拌均勻后配制出濃度為摩爾體積濃度為2mol/L的氫氧化鈉溶液；將氯化鋁溶液置于水浴中，控制水浴的溫度為0℃，采用磁力攪拌裝置攪拌置于水浴中的氯化鋁溶液，并于磁力攪拌狀態(tài)下將配制出的氫氧化鈉溶液逐滴滴加到氯化鋁溶液中，直至pH值顯示為4時止，再繼續(xù)磁力攪拌30min，得到懸浮物；其中，磁力攪拌裝置的攪拌轉(zhuǎn)速為300r/min；

先將得到的懸浮物轉(zhuǎn)移到高壓反應釜內(nèi)的內(nèi)膽中，再將高壓反應釜置于180℃的環(huán)境中，使內(nèi)膽中的懸浮物保持在180℃的溫度條件下持續(xù)反應36h，反應完成后，待內(nèi)膽中的反應物冷卻至室溫后得到沉淀物；

分別利用去離子水和甲醇對沉淀物進行清洗交替清洗三次，清洗時采用離心處理的方式，離心裝置的轉(zhuǎn)速為3000r/min，待清洗完畢后得到清洗干凈的沉淀物；對洗干凈的沉淀物進行真空干燥處理，干燥溫度為60℃，干燥時間為24h，得到干粉體；將干粉體置于馬弗爐中進行熱處理，熱處理結束后，待馬弗爐自然冷卻至室溫，即得到勃姆石粉體，其中熱處理過程具體為：將干粉體置于馬沸爐內(nèi)后，先以3℃/min的速率將馬弗爐內(nèi)的溫度升至200℃，并于200℃溫度條件下，對馬弗爐進行40min的保溫處理；再以10℃/min的速率將馬沸爐內(nèi)的溫度升至400℃，并于400℃溫度條件下，對馬弗爐進行120min的保溫處理；

按質(zhì)量比為1：9分別稱取乙基纖維素、無水乙醇；將稱取的乙基纖維素和無水乙醇混合在一起，于40℃的溫度條件下，采用磁力攪拌的方式攪拌60min，使乙基纖維素和無水乙醇充分混合在一起，得到溶劑；將勃姆石粉體先研磨15min，再過平均孔徑為38μm篩，得到勃姆石細粉；將勃姆石細粉添加溶劑中，其中勃姆石細粉的添加量為溶劑質(zhì)量的15％，經(jīng)超聲分散60min，得到勃姆石漿料。

將勃姆石漿料均勻涂覆在傳感器敏感層表面，控制所涂覆漿料層厚度在30μm，得到保護層漿料薄膜；涂覆方式采用絲網(wǎng)印刷法；將保護層漿料薄膜置于空氣中，并保持在溫度為20℃的條件下自然流平60min，之后再將其置于紅外干燥箱中烘烤60min，得到干燥的漿料薄膜；將干燥的漿料薄膜置于馬弗爐中進行熱處理，熱處理結束后，待馬弗爐自然冷卻至室溫，得到氣體傳感器敏感層超薄氧化鋁保護膜，其中熱處理過程具體如下：先以3℃/min的速率將馬弗爐內(nèi)的溫度升至300℃，并于300℃溫度條件下，對馬弗爐進行40min的保溫處理；再以3℃/min的速率將馬弗爐內(nèi)的溫度升至700℃，并于700℃溫度條件下，對馬弗爐進行100min的保溫處理。

實施例2

分別稱取硫酸鋁和水，將稱取的硫酸鋁添加到水中，攪拌均勻后配制出摩爾體積濃度為1mol/L的硫酸鋁溶液；分別稱取氫氧化鉀和水，將稱取的氫氧化鉀添加到水中，攪拌均勻后配制出濃度為摩爾體積濃度為3mol/L的氫氧化鉀溶液；將硫酸鋁溶液置于水浴中，控制水浴的溫度為2℃，采用磁力攪拌裝置攪拌置于水浴中的硫酸鋁溶液，并于磁力攪拌狀態(tài)下將配制出的氫氧化鉀溶液逐滴滴加到硫酸鋁溶液中，直至pH值顯示為5時止，再繼續(xù)磁力攪拌15min，得到懸浮物；其中，磁力攪拌裝置的攪拌轉(zhuǎn)速為350r/min；

先將得到的懸浮物轉(zhuǎn)移到高壓反應釜內(nèi)的內(nèi)膽中，再將高壓反應釜置于200℃的環(huán)境中，使內(nèi)膽中的懸浮物保持在200℃的溫度條件下持續(xù)反應28h，反應完成后，待內(nèi)膽中的反應物冷卻至室溫后得到沉淀物；

分別利用去離子水和無水乙醇對沉淀物進行清洗交替清洗三次，清洗時采用離心處理的方式，離心裝置的轉(zhuǎn)速為5000r/min，待清洗完畢后得到清洗干凈的沉淀物；對洗干凈的沉淀物進行真空干燥處理，干燥溫度為70℃，干燥時間為18h，得到干粉體；將干粉體置于馬弗爐中進行熱處理，熱處理結束后，待馬弗爐自然冷卻至室溫，即得到勃姆石粉體，其中熱處理過程具體為：將干粉體置于馬沸爐內(nèi)后，先以4℃/min的速率將馬弗爐內(nèi)的溫度升至250℃，并于250℃溫度條件下，對馬弗爐進行30min的保溫處理；再以12℃/min的速率將馬沸爐內(nèi)的溫度升至450℃，并于450℃溫度條件下，對馬弗爐進行110min的保溫處理；

按質(zhì)量比為1：10分別稱取環(huán)氧樹脂、松油醇；將稱取的環(huán)氧樹脂和松油醇混合在一起，于45℃的溫度條件下，采用磁力攪拌的方式攪拌50min，使環(huán)氧樹脂和松油醇充分混合在一起，得到溶劑；將勃姆石粉體先研磨20min，再過平均孔徑為35μm的篩，得到勃姆石細粉；將勃姆石細粉添加溶劑中，其中勃姆石細粉的添加量為溶劑質(zhì)量的20％，經(jīng)超聲分散75min，得到勃姆石漿料；

將勃姆石漿料均勻涂覆在傳感器敏感層表面，控制所涂覆漿料層厚度在25μm，得到保護層漿料薄膜；涂覆方式采用旋涂法；將保護層漿料薄膜置于空氣中，并保持在溫度為25℃的條件下自然流平40min，之后再將其置于紅外干燥箱中烘烤80min，得到干燥的漿料薄膜；將經(jīng)干燥的漿料薄膜置于馬弗爐中進行熱處理，熱處理結束后，待馬弗爐自然冷卻至室溫，得到氣體傳感器敏感層超薄氧化鋁保護膜，熱處理過程具體如下：先以4℃/min的速率將馬弗爐內(nèi)的溫度升至350℃，并于350℃溫度條件下，對馬弗爐進行25min的保溫處理；再以4℃/min的速率將馬弗爐內(nèi)的溫度升至800℃，并于800℃溫度條件下，對馬弗爐進行90min的保溫處理。

實施例3

分別稱取硝酸鋁和水，將稱取的硝酸鋁添加到水中，攪拌均勻后配制出摩爾體積濃度為2mol/L的硝酸鋁溶液；分別稱取氫氧化銣和水，將稱取的氫氧化銣添加到水中，攪拌均勻后配制出濃度為摩爾體積濃度為3.5mol/L的氫氧化銣溶液；將硝酸鋁溶液置于水浴中，控制水浴的溫度為3℃，采用磁力攪拌裝置攪拌置于水浴中的硝酸鋁溶液，并于磁力攪拌狀態(tài)下將配制出的氫氧化銣溶液逐滴滴加到硝酸鋁溶液中，直至pH值顯示為6時止，再繼續(xù)磁力攪拌20min，得到懸浮物；其中，磁力攪拌裝置的攪拌轉(zhuǎn)速為450r/min；

先將得到的懸浮物轉(zhuǎn)移到高壓反應釜內(nèi)的內(nèi)膽中，再將高壓反應釜置于220℃的環(huán)境中，使內(nèi)膽中的懸浮物保持在220℃的溫度條件下持續(xù)反應20h，反應完成后，待內(nèi)膽中的反應物冷卻至室溫后得到沉淀物；

分別利用去離子水和丙酮對沉淀物進行清洗交替清洗三次，清洗時采用離心處理的方式，離心裝置的轉(zhuǎn)速為6000r/min，待清洗完畢后得到清洗干凈的沉淀物；對洗干凈的沉淀物進行真空干燥處理，干燥溫度為85℃，干燥時間為10h，得到干粉體；將干粉體置于馬弗爐中進行熱處理，熱處理結束后，待馬弗爐自然冷卻至室溫，即得到勃姆石粉體，熱處理過程具體為：將干粉體置于馬沸爐內(nèi)后，先以4℃/min的速率將馬弗爐內(nèi)的溫度升至280℃，并于280℃溫度條件下，對馬弗爐進行20min的保溫處理；再以13℃/min的速率將馬沸爐內(nèi)的溫度升至500℃，并于500℃溫度條件下，對馬弗爐進行100min的保溫處理；

按質(zhì)量比為1：10分別稱取醋丁纖維、異丙醇；將稱取的醋丁纖維和異丙醇混合在一起，于45℃的溫度條件下，采用磁力攪拌的方式攪拌45min，使醋丁纖維和異丙醇充分混合在一起，得到溶劑；將勃姆石粉體先研磨25min，再過平均孔徑為30μm的篩，得到勃姆石細粉；將勃姆石細粉添加溶劑中，其中勃姆石細粉的添加量為溶劑質(zhì)量的25％，經(jīng)超聲分散85min，得到勃姆石漿料；

將勃姆石漿料均勻涂覆在傳感器敏感層表面，控制所涂覆漿料層厚度在15μm，得到保護層漿料薄膜；涂覆方式采用旋涂法；將保護層漿料薄膜置于空氣中，并保持在溫度為28℃的條件下自然流平45min，之后再將其置于紅外干燥箱中烘烤100min，得到干燥的漿料薄膜；將經(jīng)干燥的漿料薄膜置于馬弗爐中進行熱處理，熱處理結束后，待馬弗爐自然冷卻至室溫，得到氣體傳感器敏感層超薄氧化鋁保護膜，熱處理過程具體如下：先以5℃/min的速率將馬弗爐內(nèi)的溫度升至450℃，并于450℃溫度條件下，對馬弗爐進行20min的保溫處理；再以4℃/min的速率將馬弗爐內(nèi)的溫度升至850℃，并于850℃溫度條件下，對馬弗爐進行80min的保溫處理。

實施例4

分別稱取硅酸鋁和水，將稱取的硅酸鋁添加到水中，攪拌均勻后配制出摩爾體積濃度為3mol/L的硅酸鋁溶液；分別稱取氫氧化鈉和水，將稱取的氫氧化鈉添加到水中，攪拌均勻后配制出濃度為摩爾體積濃度為5mol/L的氫氧化鈉溶液；將硅酸鋁溶液置于水浴中，控制水浴的溫度為5℃，采用磁力攪拌裝置攪拌置于水浴中的硅酸鋁溶液，并于磁力攪拌狀態(tài)下將配制出的氫氧化鈉溶液逐滴滴加到氯化鋁溶液中，直至pH值顯示為6.5時止，再繼續(xù)磁力攪拌10min，得到懸浮物；其中，磁力攪拌裝置的攪拌轉(zhuǎn)速為500r/min；

先將得到的懸浮物轉(zhuǎn)移到高壓反應釜內(nèi)的內(nèi)膽中，再將高壓反應釜置于240℃的環(huán)境中，使內(nèi)膽中的懸浮物保持在240℃的溫度條件下持續(xù)反應10h，反應完成后，待內(nèi)膽中的反應物冷卻至室溫后得到沉淀物；

分別利用去離子水和甲醇對沉淀物進行清洗交替清洗三次，清洗時采用離心處理的方式，離心裝置的轉(zhuǎn)速為8000r/min，待清洗完畢后得到清洗干凈的沉淀物；對洗干凈的沉淀物進行真空干燥處理，干燥溫度為100℃，干燥時間為6h，得到干粉體；將干粉體置于馬弗爐中進行熱處理，熱處理結束后，待馬弗爐自然冷卻至室溫，即得到勃姆石粉體，熱處理過程具體為：將干粉體置于馬沸爐內(nèi)后，先以5℃/min的速率將馬弗爐內(nèi)的溫度升至300℃，并于300℃溫度條件下，對馬弗爐進行35min的保溫處理；再以15℃/min的速率將馬沸爐內(nèi)的溫度升至550℃，并于550℃溫度條件下，對馬弗爐進行90min的保溫處理；

按質(zhì)量比為1：11分別稱取聚乙烯醇、無水乙醇；將稱取的聚乙烯醇和無水乙醇混合在一起，于55℃的溫度條件下，采用磁力攪拌的方式攪拌60min，使乙基纖維素和無水乙醇充分混合在一起，得到溶劑；將勃姆石粉體先研磨40min，再過平均孔徑為25μm篩，得到勃姆石細粉；將勃姆石細粉添加溶劑中，其中勃姆石細粉的添加量為溶劑質(zhì)量的30％，經(jīng)超聲分散100min，得到勃姆石漿料；

將勃姆石漿料均勻涂覆在傳感器敏感層表面，控制所涂覆漿料層厚度在35μm，得到保護層漿料薄膜；涂覆方式采用刮涂法；將保護層漿料薄膜置于空氣中，并保持在溫度為30℃的條件下自然流平30min，之后再將其置于紅外干燥箱中烘烤120min，得到干燥的漿料薄膜；將干燥的漿料薄膜置于馬弗爐中進行熱處理，熱處理結束后，待馬弗爐自然冷卻至室溫，得到氣體傳感器敏感層超薄氧化鋁保護膜，熱處理過程具體如下：先以5℃/min的速率將馬弗爐內(nèi)的溫度升至500℃，并于500℃溫度條件下，對馬弗爐進行10min的保溫處理；再以5℃/min的速率將馬弗爐內(nèi)的溫度升至900℃，并于900℃溫度條件下，對馬弗爐進行60min的保溫處理。

圖1和圖2分別是利用本發(fā)明的制備方法得到的氣體傳感器敏感層超薄氧化鋁保護膜的表面場發(fā)射掃描電子顯微鏡圖片和斷面場發(fā)射掃描電子顯微鏡圖片；從圖1中可以看出：所制備保護膜為多孔結構，其顆粒直徑約為100nm左右；從圖2中可以看出：保護膜為多孔狀，且均勻覆蓋在氣體敏感層表面，厚度約為10μm左右。

圖3是利用本發(fā)明的制備方法得到的附在Pt/TiO₂氣敏傳感器表面的敏感層超薄氧化鋁保護膜的X射線衍射物相結構圖譜，從圖3中可以看出：該超薄氧化鋁保護膜為γ-Al₂O₃結構，且超薄氧化鋁保護膜不會影響Pt/TiO₂氣體敏感層的物相結構。

本發(fā)明氣體傳感器敏感層超薄氧化鋁保護膜的低溫制備方法，利用該方法能在低溫條件下制備出厚度薄、層數(shù)少及不易脫落的氣體傳感器敏感層超薄保護膜。