毕道广,罗 兵,张福增,王婷婷,姚英邦

(1.广东工业大学 材料与能源学院,广东 广州 510006;2.中国南方电网责任有限公司,广东 广州 510623)

由于森林不断地被砍伐、化石燃料的过度使用和其他工业生产活动,每年有3960～6900亿吨的CO2积存在大气当中[1]。这些过度排放的CO2使得大气中CO2的含量从工业革命前的265ppm增长到近几年的400ppm,造成了海水的酸化、全球变暖和水循环失衡等自然灾害[2-4]。CO2还是一种窒息性气体,研究表明,当密闭环境中CO2含量从1%,2%,3%,4%增加到5%(体积分数)时,人会依次出现呼吸速率加快、头晕、轻度失去知觉、轻微的窒息和失去意识等症状[5-6]。当环境中的CO2浓度高于体积分数17%时,人在几分钟之内就会失去意识甚至死亡[7]。因此,监测环境中的CO2含量十分重要。目前,检测CO2的气体传感器种类有红外光学型气体传感器[8-10]、表面声波型气体传感器[11-13]、固体电解质型气体传感器[14-15]和半导体气敏传感器等[16-17]。其中半导体气敏传感器由于具有灵敏度高、响应快、制备工艺简单和检测浓度范围宽等优点,一直是人们研究的热点[17]。

半导体气敏传感器主要由气敏材料和基体两部分组成。其工作原理如下:当传感器置于目标气体中时,传感器的气敏材料会和目标气体发生吸附和化学反应,从而导致气敏材料的电容或者电阻发生可逆的变化,并且这种变化随着气体浓度的升高而增大。通过测量气敏材料电容或者电阻变化的大小,就可以测定被测气体的浓度[18]。丝网印刷法是制备传感器基板上的电极和厚膜气敏材料的常用方法,与管状传感器制备工艺相比,丝网印刷法制备的传感器材料具有成膜性能好、膜厚均匀等优势[19-20]。……