专利名称：一种湿敏元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电阻式湿敏元件及其制备方法，尤其涉及一种掺杂碱金属离子的电阻式湿敏元件及其制备方法。
背景技术：
湿敏元件的发展在传感器行业中占有重要的位置，湿敏元件及传感器属于传感器技术领域。湿度传感器是检测外界环境湿度的器件，它将所检测环境湿度转换为便于处理、显示、记录的电信号。它是一类重要的化学传感器，它是利用感湿材料的吸附作用直接吸附水分子，使其表面或体介电特性等感湿特征量发生变化，经过检测连接外围电路敏感元件的输出信号变化而测量湿度的器件。湿度传感器己在仓储、工业生产、过程控制、环境检测、家用电器、气象方面有着广泛的应用，如精密电子元件的制造、航天导弹、火箭的存储、粮食的防霉、高空气象探测、温室种植、禽蛋的贮存等。目前国内外研究和应用十分活跃。纳米材料是完全纯净、结构没有缺陷的新型材料。纳米材料能吸附周围气体或吸收光，使电性质发生变化，出现升温现象等，这些作为传感器的特性，已引起人们的注意，如研制的纳米感应膜，完全符合微小化，并且这种膜因生成条件不同能发生各种各样的变化，以此来作为化学传感器的材料是大有发展前景的
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提出一种电阻式湿敏元件以及制备方法，该湿敏元件基底材料为掺杂碱金属离子的CeCoxFei_x03。以分析纯Ce (NO3) 3 6H20, Fe (NO3) 3 9H20 和 Co (NO3) 2 6H20 为原料，按化学计量比称取这三种硝酸盐分别用去离子水溶解，然后将这三种溶液混合，加入一定量的柠檬酸搅拌使之溶解，在80°C蒸发去水，形成原粉。将原粉研磨，然后在焙烧2h得到CeCoxFehO3纳米晶。称取一定量的CeCoxFehO3纳米晶材料放入玛瑙研钵中，按不同的掺杂质量比称取碱金属的碳酸盐；将称量好的碱金属碳酸盐快速地加入到CeCoxFehO3纳米晶材料中，研磨4个小时使掺杂剂均匀分散其中，最后在300° C下焙烧2h得到湿敏元件的基底材料。将基底材料研磨成浆料，用传统的表面涂布法将浆料涂敷在印有叉指状电极的陶瓷基片上，烘干后制成电阻式湿敏元件，老化24小时。附图简要说明

图1为掺杂不同质量百分比的Li2CO3的CeCoxFehO3纳米晶的湿敏特性曲线；图2为掺杂不同质量百分比的Na2CO3的CeCoxFei_x03纳米晶的湿敏特性曲线。图3为掺杂不同质量百分比的K2CO3的CeCoxFehO3纳米晶的湿敏特性曲线。
具体实施例方式本发明的阻式湿敏元件按照如下方法制备，该湿敏元件基底材料为掺杂碱金属离子的 CeCoxFe1^xO3O 以分析纯 Ce (NO3) 3 6H20, Fe (NO3) 3 9H20 和 Co (NO3) 2 6H20 为原料，按化学计量比称取这三种硝酸盐分别用去离子水溶解，然后将这三种溶液混合，加入一定量的柠檬酸搅拌使之溶解，在80°C蒸发去水，形成原粉。将原粉研磨，然后在不同的温度下焙烧2h得到CeCoxFehO3纳米晶。称取一定量的CeCoxFei_x03纳米晶材料放入玛瑙研钵中，按不同的掺杂质量比称取碱金属的碳酸盐；将称量好的碱金属碳酸盐快速地(碱金属的碳酸盐很容易潮解)加入到CeCoxFehO3纳米晶材料中，研磨4个小时使掺杂剂均匀分散其中，最后在300° C下焙烧2h得到湿敏元件的基底材料。将基底材料研磨成浆料，用传统的表面涂布法将浆料涂敷在印有叉指状电极的陶瓷基片上，烘干后制成电阻式湿敏元件，老化24小时。图1，2，3分别显示了掺杂不同质量百分比的Li2CO3, Na2CO3, K2CO3的CeCoxFei_x03纳米晶的湿敏特性曲线，测试频率为100Hz，电压为1. OV0从图中可以看出掺杂了碱金属碳酸盐后，纳米晶的湿敏特性均有了不同程度的改善，掺杂剂的引入使元件的电阻减小，使它在低湿度11%RH-54%RH范围内的灵敏度有了很大的改善。适量的掺杂能得到在全程湿度范围内湿敏特性良好的元件，三种掺杂剂都有一个最佳的掺杂浓度，当Li2CO3的掺杂量为8wt. %、16wt. %，Na2CO3 为 8wt. %、IOwt. %，K2CO3 为 2wt. % (3. 5at. %)时，基于此掺杂浓度的样品的湿敏元件在全程湿度范围内的线性度好，灵敏度的大小依次为K2C03-CeCoxFei_x03>Na2C03-CeCOxFei_x03>Li2C03-CeCOxFei_x03，掺杂较少量的Li2CO3就能使元件灵敏度改善最大，元件的电阻在全程湿度量程范围内变化了 4个数量级。因为掺杂剂的量越大，越不容易均匀掺杂，这样元件的一致性和重复性就会差一些，所以最佳掺杂剂为Li2C03。
权利要求
1.一种电阻式湿敏元件的制备方法，该湿敏元件基底材料为掺杂碱金属离子的CeCoxFehO3,首先，以分析纯Ce (NO3) 3 6H20, Fe (NO3) 3 9H20和Co (NO3) 2 6H20为原料，按化学计量比称取这三种硝酸盐分别用去离子水溶解，然后将这三种溶液混合，加入一定量的柠檬酸搅拌使之溶解，在80°C蒸发去水，形成原粉；将原粉研磨，然后在焙烧2h得到CeCoxFehO3纳米晶; 然后，称取一定量的CeCoxFehO3纳米晶材料放入玛瑙研钵中，按不同的掺杂质量比称取碱金属的碳酸盐；将称量好的碱金属碳酸盐快速地加入到CeCoxFehO3纳米晶材料中，研磨4个小时使掺杂剂均匀分散其中，在300° C下焙烧2h得到湿敏元件的基底材料； 最后，将基底材料研磨成浆料，用传统的表面涂布法将浆料涂敷在印有叉指状电极的陶瓷基片上，烘干后制成电阻式湿敏元件，老化24小时。
全文摘要
本发明涉及一种电阻式湿敏元件的制备方法，该湿敏元件基底材料为掺杂碱金属离子的CeCoxFe1-xO3，首先制备CeCoxFe1-xO3纳米晶；将称量好的碱金属碳酸盐快速地加入到CeCoxFe1-xO3纳米晶材料中，得到湿敏元件的基底材料；最后，将基底材料研磨成浆料，用传统的表面涂布法将浆料涂敷在印有叉指状电极的陶瓷基片上，烘干后制成电阻式湿敏元件，老化24小时。
文档编号G01N27/04GK103063710SQ20121058316
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者王明刚, 王雪梅, 孟宪斌 申请人:青岛润鑫伟业科贸有限公司