基于沸石薄膜的QCM濕度傳感器感濕特性研究.pdf

1、空氣中的水汽是引起貯存的商品變質(zhì)、影響儀器運(yùn)行穩(wěn)定性以及加速材料腐蝕、水解和老化的問題的元兇之一。濕度傳感器能感受氣體中水汽含量，并轉(zhuǎn)換成可檢測(cè)的輸出信號(hào)，對(duì)控制濕度具有重要意義。石英晶振微天平(Quartz Crystal Microbalance，QCM）以其精度高、制備工藝簡(jiǎn)單，且成本低廉的優(yōu)點(diǎn)受到了人們廣泛的關(guān)注。另外，A型沸石對(duì)空氣中的水汽變化，尤其在低濕度環(huán)境下十分敏感，本課題結(jié)合了QCM對(duì)微質(zhì)量變化敏感和A型沸石對(duì)濕度敏感

2、的特性，針對(duì)基于沸石薄膜的QCM濕度傳感器的制備工藝和感濕性質(zhì)展開研究工作。
　　濕敏材料NaA是采用低溫水熱法制備的。探究了原材料中硅源的選擇和硅鋁比對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響，同時(shí)也研究了晶化條件中晶化溫度和晶化時(shí)間的影響，配合XRD、SEM、EDS、紅外分析、粒度分析、吸附/脫附曲線分析等手段，對(duì)產(chǎn)物的物相、形貌、紅外吸收峰、顆粒尺寸等分類比較。最終確定了最佳工藝條件為：硅源為硅溶膠；Al2O3: SiO2=1:2；晶化反應(yīng)溫度是60

3、℃；晶化反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)24h。得到的NaA型沸石的顆粒平均尺寸為700 nm左右，顆粒均勻；其XRD圖譜和紅外吸收?qǐng)D譜均與標(biāo)準(zhǔn)特征圖譜吻合良好，而N2吸附/脫附曲線表明了沸石孔徑為微孔級(jí)。
　　制備得到的沸石粉末采用物理旋涂的方式在QCM晶片上成膜，膜厚約為2μm，并連接到測(cè)量電路上，進(jìn)行不同條件下的濕度參數(shù)測(cè)試。從靈敏度、重復(fù)性、穩(wěn)定性和濕滯回線幾個(gè)方面來分析基于沸石薄膜的感濕特性，評(píng)價(jià)了基于NaA沸石的QCM濕度傳感器的工業(yè)應(yīng)用潛力