專利名稱：檢測新型制冷劑HC-600a的氣敏元件的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種檢測新型制冷劑HC-600a的氣敏元件的制備方法，屬金屬氧化物半導體 氣敏元件制備工藝技術領域。
技術背景早期的冰箱制冷劑是氟利昂，近來的研究表明它會破壞大氣中的臭氧層，導致地球的溫 室效應，所以許多發(fā)達國家已禁止使用氟利昂，中國也計劃逐步淘汰這種制冷劑。因此尋找 一種替代產品作為電冰箱制冷劑已變得刻不容緩。其中HC-600a ( CH3CH(CH3)CH3 )因對 臭氧層無破壞作用、溫室效應為零、具有環(huán)保和節(jié)能意義，逐漸成為制冷劑市場的新寵。HC-600a主要組成物質為異丁垸。它屬于CxHy類可燃氣體，燃點為462'C,它的爆炸極 限為空氣中含量達體積百分比1.8~8.4%。使用HC-600a在生產和維修過程中,管路的明火焊 接存在燃燒爆炸的危險。HC-600a電冰箱的使用過程中，由于蒸發(fā)器可能泄漏,會引起 HC-600a在食品儲藏室中的積聚。假如這時儲藏室中發(fā)生電弧,也存在燃燒爆炸的危險。因此 在安全生產和使用維修過程對其泄漏檢測和報警尤為重要。雖然現在市場上一些現有的可燃氣體傳感器也可以用于檢測HC-600a，但是其檢測精度 和選擇性很低，不能滿足專業(yè)檢測標準而對安全生產留有隱患。同時， 一個良好的HC-600a 傳感器不僅需要有良好的靈敏度和穩(wěn)定性，而且還需有良好的選擇性，而選擇性的高低是專 用型氣體傳感器的關鍵。綜上所述，開發(fā)成本低、靈敏度高、選擇性好、性能穩(wěn)定的便攜式 HC-600a氣體傳感器具有巨大的經濟價值和社會價值。 發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種經濟、有效檢測HC-600a制冷劑氣體的氣敏元件的制備方法。 本發(fā)明一種檢測新型制冷劑HC-600a的氣敏元件的制備方法，其特征在于具有以下的制 備過程和步驟a. 采用鐵鹽和錫鹽為原料，按錫離子與鐵離子的摩爾質量比即Sn: Fe=l 15: 100進行 稱量配料，并加入適量去離子水，充分攪拌，配制成混合溶液；所述的鐵鹽為FeCl3、 Fe2(S04)3 或Fe(N03)3中的任一種，所述的錫鹽為SnCl4 5H20;隨后用氨水進行滴定，并控制pH值 為5 9;將得到的沉淀進行離心分離，然后洗滌、烘干；得到紅褐色顆粒，并將其研磨細化 后，在650'C下煅燒2小時，制得SnOrFe203二元納米復合粉末；b. 將上述制得的Sn02-Fe203復合粉末置于研缽中，逐漸滴入摩爾質量比為1:1和HAuCl4 和RuCl3貴金屬鹽混合溶液，并控制貴金屬元素和Sn02-Fe203的質量比在0.1 1.0: 1000范 圍內；用玻璃棒攪拌均勻，并靜置浸泡30分鐘；然后將浸泡后的材料置于IOO'C下干燥1小 時；冷卻后取出，制得貴金屬摻雜的Sn02-Fe203二元混合物氣敏材料。c.將上述所得的氣敏材料研磨后，用適量去離子水及適量聚乙二醇調成糊狀，并均勻涂 敷在氧化鋁陶瓷管表面，經50(TC退火處理2小時，制得對HC-600a制冷劑氣體敏感的氣敏 元件。本發(fā)明方法制得的氣敏元件，可以按傳統常規(guī)的旁熱式氣敏元件制作工藝對其進行進一 步加工處理，經焊接、老化和封裝等工序，制得適用的氣敏器件，也即是氣體傳感器。 本發(fā)明制備的檢測HC-600a的氣敏元件的特點如下(1) 所制備的納米復合粉體主體材料為赤鐵礦型氧化鐵a-Fe203，同時含有少量Sn02， Sn在復合粉體內以Sn02形式存在；(2) 采用浸漬法摻雜貴金屬金、釕元素，可有效降低元件的工作溫度和提高其對HC-600a 制冷劑的選擇性。(3) 本發(fā)明制得的氣敏元件具有對HC-600a制冷劑氣體靈敏度高，對干擾氣體選擇性 好、響應恢復時間短、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。(4) 本發(fā)明方法工藝簡單，不使用有機溶劑，成本低，且不會對環(huán)境造成污染。


圖1為本發(fā)明方法制備的Sn02-Fe203二元混合物的X射線衍射(XRD)圖。圖2為以本發(fā)明方法制備的Sn02-Fe203 二元混合物為氣敏材料所制備的燒結型氣敏元件 對100ppm HC-600a制冷劑氣體的響應恢復曲線圖。圖3為摻雜貴金屬Au、 Ru和未摻雜貴金屬元素所制作的燒結型氣敏元件對100ppm HC-600a制冷劑氣體和其他氣體的選擇性比較圖。
具體實施方式
現將本發(fā)明的具體實施例敘述于后。實施例一本實施例中制冷劑HC-600a氣敏元件的制備過程和步驟如下所述.-(1)取0.007g SnCl4'5H20在攪拌條件，溶解于100ml去離子水中。再加入0.54g FeCly6H20，攪拌30min得到土黃色透明溶液A。將20ml氨水和20ml去離子水混合均 勻得到溶液B。將溶液B在攪拌條件下，滴加到溶液A中，可得到紅褐色沉淀。繼續(xù)滴 定至pH=5停止滴定。沉淀離心分離，用去離子水洗滌至完全除去Cr。50'C真空干燥24小 時得到紅褐色顆粒。將顆粒研磨細化后，在650°C下煅燒2h，即得到Sn02-Fe203 二元納 米復合粉末。 (2) 將上述材料置于研缽中，逐滴滴入摩爾比為l: l的HAuCU、 RuCl3混合溶液，控 制Au和Ru與Sn02-Fe203的質量分數為0.5%。用玻璃棒攪拌均勻，靜置浸泡30min。然后 將浸泡后的材料置于IO(TC下干燥lh,取出，冷卻，制得檢測HC-600a制冷劑的氣敏材料。(3) 將上述氣敏材料研磨后以適量去離子水及聚乙二醇調成糊狀，均勻涂敷在氧化鋁陶 瓷管表面，經過50(TC退火處理2小時，制得HC-600a制冷劑氣敏元件。上述氣敏元件可按 常規(guī)的旁熱式氣敏元件制作工藝進行焊接、老化、封裝、制得HC-600a制冷劑氣敏器件或傳 感器。各項檢測和測試結果對實施例中所得的氣敏元件進行相關的各項檢測和測試，其結果如下(1) 對本實施例中制得的SnCb-Fe203二元混合物進行X射線衍射(XRD)分析檢測， 得到圖1的X射線衍射圖，從圖1可見，圖中顯示的衍射峰主要為赤鐵礦型Fe203(JCPDS22-0346)，同時含有少量Sn02 (JCPDS41-1445)(2) 利用HW-30A氣敏元件測試系統進行氣敏性能測試；參見圖2，圖2為本實施例制 備的Sn02-Fe203 二元混合物氣敏元件對100ppm HC-600a制冷劑氣體的響應恢復曲線圖，從 圖中可見，本實施例的氣敏元件對100ppm HC-600a制冷劑氣體響應恢復時間很短、很快， 且靈敏度較高。(3) 本實施例的摻雜貴金屬Au、 Ru和未摻雜貴金屬元素所制作的氣敏元件對100ppm HC-600a制冷劑氣體及其他氣體的選擇性比較；參見圖3，從圖中可看出，摻雜貴金屬(0.5%) 后，雖然靈敏度略有降低，但對100ppmHC-600a制冷劑的選擇性有較大提高。未發(fā)明的HC-600a制冷制氣敏元件的主要技術指標如下(1) 檢測范圍氣體濃度10ppm-1000ppm;(2) 元件工作溫度250 350°C;(3) 檢測靈敏度(Ra/Rg): 100ppmHC-600a制冷劑靈敏度為4.3;(4) 選擇性對100ppm乙醇、甲醛、CO、 H2等的靈敏度小于3;(5) 元件響應時間小于3S;(6) 元件恢復時間小于3S。
權利要求
1、一種檢測新型制冷劑HC-600a的氣敏元件的制備方法，其特征在于具有以下的制備過程和步驟a. 采用鐵鹽和錫鹽為原料，按錫離子與鐵離子的摩爾質量比即Sn:Fe＝1～15∶100進行稱量配料，并加入適量去離子水，充分攪拌，配制成混合溶液；所述的鐵鹽為FeCl3、Fe2(SO4)3或Fe(NO3)3中的任一種，所述的錫鹽為SnCl4·5H2O；隨后用氨水進行滴定，并控制pH值為5～9；將得到的沉淀進行離心分離，然后洗滌、烘干；得到紅褐色顆粒，并將其研磨細化后，在650℃下煅燒2小時，制得SnO2-Fe2O3二元納米復合粉末；b. 將上述制得的SnO2-Fe2O3復合粉末置于研缽中，逐漸滴入摩爾質量比為1∶1和HAuCl4和RuCl3貴金屬鹽混合溶液，并控制貴金屬元素和SnO2-Fe2O3的質量比在0.1～1.01000范圍內；用玻璃棒攪拌均勻，并靜置浸泡30分鐘；然后將浸泡后的材料置于100℃下干燥1小時；冷卻后取出，制得貴金屬摻雜的SnO2-Fe2O3二元混合物氣敏材料。c. 將上述所得的氣敏材料研磨后，用適量去離子水及適量聚乙二醇調成糊狀，并均勻涂敷在氧化鋁陶瓷管表面，經500℃退火處理2小時，制得對HC-600a制冷劑氣體敏感的氣敏元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種檢測新型制冷劑HC-600a的氣敏元件的制備方法，屬金屬氧化物半導體氣敏元件的制備工藝技術領域。本發(fā)明氣敏元件的材料以SnO₂-Fe₂O₃二元納米復合材料為基礎，其中Sn/Fe摩爾比為1～15∶100；通過浸漬法摻雜質量分數為0.1％～1.0％的貴金屬元素Au和Ru，得到摻雜的氣敏材料，然后將所述氣敏材料經研磨后以適量去離子水及聚乙二醇調成糊狀，均勻涂敷在氧化鋁陶瓷管表面經500℃退火處理2小時，制得檢測HC-600a制冷劑氣敏元件。本發(fā)明制得的氣敏元件具有對HC-600a制冷劑氣體靈敏度高，對干擾氣體選擇性好，響應恢復時間短、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，可用于新型環(huán)保制冷劑HC-600a的檢漏及異丁烷相關行業(yè)的檢測領域。
文檔編號G01N27/407GK101398404SQ20081020197
公開日2009年4月1日 申請日期2008年10月30日 優(yōu)先權日2008年10月30日
發(fā)明者群 向, 娟 張, 徐甲強, 輝 李, 潘慶誼, 丁 王 申請人:上海大學