本發明涉及氣體傳感器技術領域，尤其涉及一種單個粒子敏感氣體傳感器及其制備方法和應用，本發明提供的一種單個粒子敏感氣體傳感器的制備方法，包括以下步驟：提供傳感器襯底；采用單粒子捕獲法在所述傳感器襯底表面沉積單粒子，得到單個粒子敏感氣體傳感器前驅體；將所述單個粒子敏感氣體傳感器前驅體進行退火處理，得到單個粒子敏感氣體傳感器。本發明所述的制備方法成本低、操作簡單；利用所述制備方法制備得到的單個粒子敏感氣體傳感器可以避免粒子聚集和粒子生長，從而充分發揮納米粒子的結構優勢，能夠增大比表面積、提高靈敏度、有助于氣體在表面吸附和解吸過程中的響應恢復速率；也可以解決粒子聚集和二次生長帶來的不穩定問題。

技術領域

本發明涉及氣體傳感器技術領域，尤其涉及一種單個粒子敏感氣體傳感器及其制備方法和應用。

背景技術

由于納米材料具有比表面積大、表面缺陷豐富等特點，被廣泛應用于氣體傳感器器。通常半導體氣體傳感器往往需要在較高的溫度下工作，但是持續的高溫工作會使半導體材料的晶體結構遭到破壞，進而造成傳感器性能不穩定的問題。

目前，紫外增強和抑制敏感粒子生長是改善上述問題的常用方式，其中紫外增強主要是采用紫外光激發敏感材料代替加熱元件對材料的熱激發的方式，該方式可以改善敏感材料的常溫氣敏特性和常溫導電性；但是其響應恢復時間卻高達幾到幾十分鐘，靈敏度也大大降低。同時，抑制單個敏感粒子生長主要通過制備分級結構實現，但是從制備分級結構到傳感器的制備還需要通過旋涂或者涂覆等操作才可以形成敏感材料薄膜層，該敏感材料薄膜層通常會由于粒子的聚集而形成致密膜，不利于傳感器氣敏性能的提高和穩定。

在上述基礎上，現有技術通過制備單個納米粒子構建氣體傳感器來解決單個敏感粒子生長的問題；在制備單個納米粒子氣體傳感器的過程中主要是利用聚焦離子束沉積實現電極沉積控制，或者借助接觸式原子力顯微鏡實現敏感材料控制，從而實現敏感材料與電極的接觸，但所述方法所使用的設備比較昂貴，操作也比較復雜。

發明內容

本發明的目的在于提供一種單個粒子敏感氣體傳感器的制備方法，所述方法簡單，成本低。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種單個粒子敏感氣體傳感器的制備方法，包括以下步驟：

提供傳感器襯底；

采用單粒子捕獲法在所述傳感器襯底的表面沉積單粒子，形成單個粒子敏感層，得到單個粒子敏感氣體傳感器前驅體；

將所述單個粒子敏感氣體傳感器前驅體進行退火處理，得到單個粒子敏感氣體傳感器。

優選的，所述傳感器襯底的制備方法，包括以下步驟：

在傳感器基底上依次沉積聚合物纖維犧牲層和電極材料層后，去除聚合物纖維犧牲層，得到傳感器襯底。

優選的，所述聚合物纖維犧牲層的聚合物為聚乙烯吡咯烷酮和/或聚乙烯醇。

優選的，所述電極材料層包括打底金屬層和導電金屬層；

所述導電金屬層的材料為金和/或鉑；所述打底金屬層的材料為鉭；

所述導電金屬層的厚度為50～250nm；所述打底金屬層的厚度為5～25nm。

優選的，所述電極材料層包括兩金屬塊區；

所述兩金屬塊區的間距為10～500nm。

優選的，所述單粒子捕獲法的過程為：將傳感器襯底置于單粒子分散液中，施加電壓，在傳感器襯底上進行單粒子捕獲；

所述單粒子分散液的單粒子為金屬氧化物或金屬硫化物；

所述單粒子分散液的濃度為0.0001～1g/mL。