Способ получения газочувствительного материала для сенсора аммиака
Владельцы патента RU 2310833:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (RU)
Приготавливают реакционный раствор из тетраэтоксисилана, вводят азотнокислое серебро, оставляют для созревания раствор. Созревший раствор наносят на подложку и подвергают сушке. Полученные пленки обладают чувствительностью к аммиаку с концентрацией 10-200 ppm, при рабочей температуре элемента 20-50°С. Данный способ получения газочувствительного материала позволяет упростить процесс изготовления сенсоров аммиака.
Предлагаемое изобретение относится к технологии изготовления газочувствительных сенсоров и может быть использовано для получения газочувствительного материала для сенсора аммиака.
Известен способ (Патент РФ 2006845, 1991 г.) изготовления чувствительного элемента газового датчика, включающий:
1. Вакуумное напыление сплава олова и меди, содержащего 0,05-2 ат.% меди на изолирующей подложке.
2. Окисление полученной пленки.
Признаки аналога, совпадающие с существенными признаками предлагаемого изобретения, следующие:
чувствительный элемент получается из оксидных пленок, проявляет газочувстительные свойства.
Причина, препятствующая достижению необходимого технического результата: использование сложного технологического оборудования.
Известен способ (Патент РФ 2184957, 2001 г.) изготовления чувствительного элемента газового датчика на сероводород, включающий:
1. Формирование газочувствительного слоя на основе висмутсодержащего гетерополисоединения на диэлектрической подложке.
2. Сушку полученной пленки.
3. Отжиг.
4. Травление в ортофосфосной кислоте в течение 10-15 мин. При температуре 90-105°С.
5. Последующая модификация полученного осадка фосфата висмута насыщенными растворами парамолибдата аммония и 12-молибденфосфорной кислотой.
Признаки аналога, совпадающие с существенными признаками предлагаемого изобретения, следующие:
чувствительный элемент получается химическим способом, включающим следующие операции:
1. Формирование газочувствительного слоя на основе гетерополисоединения на диэлектрической подложке.
2. Сушку полученной пленки.
3. Отжиг.
Причина, препятствующая достижению технического результата:
использование ортофосфорной кислоты при температуре 90-105°С.
Из известных способов наиболее близким по технологической сущности к заявляемому объекту является «Способ получения полупроводникового материала для селективного детектора оксидов азота» (Патент РФ 2143677, 1999 г.), заключающийся в следующем:
1. Приготовление реакционного раствора, содержащего соль свинца, тиомочевину, 3-замещенный лимоннокислый натрий, гидроокись аммония, йодистый аммоний в мольном отношении 1:12:7:80:(2-6).
2. Окунание диэлектрической подложки в реакционный раствор.
3. Формирование чувствительного слоя в результате осаждения в виде пленки сульфида свинца.
4. Термическая сушка.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками предлагаемого изобретения, следующие:
1. Приготовление реакционного раствора.
2. Получение пленки газочувствительного материала из реакционного раствора в одну стадию.
3. Термическая сушка.
Причина, препятствующая достижению необходимого технического результата: реакционные растворы, используемые для получения пленки, представляют собой многокомпонентную систему.
Задачей предлагаемого изобретения является упрощение способа получения газочувствительного материала к аммиаку золь-гель методом с использованием пленкообразуещего раствора с минимальным количеством компонентов.
Необходимый технический результат достигается тем, что реакционный раствор приготавливают из тетраэтоксисилана, вводят азотнокислое серебро, оставляют для созревания раствора, а затем методом центрифугирования формируют газочувствительный материал, после чего подвергают термическому отжигу.
Сравнивая предлагаемый способ с прототипом, видно, что он содержит новые признаки, т.е. соответствует критерию новизны. Проводя сравнения с аналогами, приходим к выводу, что предлагаемый способ соответствует критерию «Существенные отличия», т.к. в аналогах не обнаружены предъявляемые новые признаки.
Для достижения технического результата в способе получения газочувствительного материала для сенсора аммиака приготавливают реакционный раствор, из которого в одну стадию получают газочувствительный материал, который подвергают сушке, причем реакционный раствор приготавливают из тетраэтоксисилана, вводят азотнокислое серебро, оставляют для созревания раствора, а затем методом центрифугирования формируют газочувствительный материал, после чего подвергают его термическому отжигу.
Преимущество предлагаемого способа перед аналогичными способами заключается в следующем.
Введение нитрата серебра, который является источником ионов NO3 -, в пленкообразующие растворы на стадии их созревания стабилизирует созревание растворов, исключая введение дополнительной кислоты для этой цели, и позволяет получить пленку, газочувствительную к аммиаку за счет ионов серебра.
Созревшие растворы наносятся на кремниевую подложку методом центрифугирования. После предварительной сушки термообработку, необходимую для удаления растворителя и продуктов гидролиза из пленок, проводят в диапазоне температур 370-750°С. Полученные пленки обладают чувствительностью к аммиаку с концентрацией 10-200 ppm, при рабочей температуре элемента 20-50°С.
Преимущества:
1) получение газочувствительного материала пленки из реакционного раствора в одну стадию;
2) сокращение технологического времени;
3) исключение использования кислот, что приводит к сохранению окружающей среды;
4) введение азотнокислого серебра для придания газочувствительности материалу пленки к аммиаку;
5) не используется дорогостоящее оборудование;
6) получение газочувствительного материала позволяет по сравнению с прототипом упростить процесс изготовления датчика аммиака.
Способ получения газочувствительного материала для сенсора аммиака, заключающийся в том, что приготавливают реакционный раствор, из которого в одну стадию получают газочувствительный материал, который подвергают сушке, отличающийся тем, что реакционный раствор приготавливают из тетраэтоксисилана, вводят азотно-кислое серебро, оставляют для созревания раствора, а затем методом центрифугирования формируют газочувствительный материал, после чего подвергают его термическому отжигу.
