一種家用煤氣管道及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于管道領域，更具體涉及一種家用煤氣管道及其制作方法。
【背景技術】
[0002]煤氣管道是用管子、管子聯(lián)接件和閥門等聯(lián)接成的用于輸送氣體、液體或固體顆粒的流體裝置，煤氣管道是用于運輸煤氣的管道，家用煤氣管道一般鋪設在廚房等區(qū)域，由于老化等原因容易造成氣體泄漏。
[0003]然而，現(xiàn)有煤氣管道一般不具有氣體檢測功能，當煤氣管道所處環(huán)境氣體氛圍為危險性氣體時，會對人員、設備等造成安全隱患。

【發(fā)明內容】

[0004]基于【背景技術】存在的問題，本發(fā)明提供一種家用煤氣管道及其制作方法，其特征在于，在煤氣管道的外部安裝氣體檢測模塊，該氣體檢測模塊基于有機電致發(fā)光氣體傳感器器件，將有機電致發(fā)光器件和氣體傳感器結合。
[0005]該氣體檢測模塊通過以下技術方案實現(xiàn):
[0006]—種基于有機電致發(fā)光的氣體傳感器，其由如下方法制作而成:
[0007]有機電致發(fā)光氣體傳感器制備工藝涉及薄膜技術及薄膜處理工藝等，主要包括有機小分子或高分子聚合物等的有機薄膜的制備、金屬電極的制備和器件封裝等工藝；
[0008]具體流程為:導電塑料ITO-PET表面清洗及處理一基片置于真空腔一真空蒸鍍有機層一蒸鍍金屬電極一封裝或測試。
[0009]1.導電塑料ITO-PET清洗
[0010]首先，切割特定尺寸的ΙΤ0-ΡΕΤ，用專用洗滌劑和無塵布對ITO-PET基片進行搓洗，以去除基片上的各種油污物，然后依次放入復合生物酶液(可選)，去離子水、丙酮、乙醇中，各超聲15min;然后，用高純氮氣吹干ITO-PET，使乙醇蒸發(fā)，然后放入預處理腔中，持續(xù)通入高純氧氣，用等離子體轟擊基片5min ；
[0011 ]所述復合生物酶的成分為:堿性蛋白酶0.2-0.5g/L，纖維素酶0.9-1.3g/L，多酚氧化酶0.05g/L，其余為去離子水；
[0012]利用生物膜預處理后，會顯著增加氣體傳感器的敏感度。
[0013]2.多孔結構YSZ制備
[0014]a)稱取適量的Ni(NC>3)2.6Η2Ο和去尚子水放入燒杯中充分溶解，在磁力攪拌的作用下用分液漏斗緩慢滴入氨水，使之充分反應，滴定完畢后80°C水浴Ih得到懸濁液，經(jīng)離心機分離得到沉淀物，然后放入箱式爐中300°C保溫5h即可得到黑色的N1粉末；
[0015]b)稱取YSZ和N1粉末，按質量比5:6放入球磨機中，再加入一定量的分散劑和乙醇，使之充分混合，得到YSZ漿料；
[0016]c)將YSZ漿料采用絲網(wǎng)印刷技術涂覆在導電塑料ITO-PET表面，厚度為2μπι，放入烘干箱中烘干；
[0017]3.有機薄膜蒸鍍
[0018]a)把待蒸發(fā)的有機材料(Alq3、CuPc)放入相應的蒸發(fā)舟中，并用掩膜擋??；
[0019]b)把烘干后的導電塑料基片從預處理腔傳送到有機腔，將基片置于有機腔內的樣品托上，對準有機束源；
[0020]c)對有機腔進行抽真空，當真空達到所需數(shù)值時，調節(jié)蒸發(fā)爐溫控儀，增加蒸發(fā)溫度，對材料進行加熱，條件合適后，依次蒸鍍有機材料Alq3、CuPc，控制蒸鍍速率與時間，使之厚度分別為5.5μηι、2μηι ；
[0021]4.絲網(wǎng)狀金屬陰極制備
[0022]當各種有機薄膜蒸鍍完畢后，將基片取出，覆蓋絲網(wǎng)狀電極掩模版，隨后將基片送入金屬蒸鍍室，抽真空使氣壓保持在1.5 X 10—3，進行金屬電極的蒸鍍，調節(jié)電流，使Cr: Al的蒸鍍比例為8:1，得到厚度為3μπι的Cr:Al電極；
[0023]器件測試數(shù)據(jù):
[0024]器件制作完成后，使用探測器件發(fā)光亮度的亮度計探測器件發(fā)光亮度，使用半導體測試系統(tǒng)測試器件電流-電壓特性。經(jīng)檢測，該器件對NO2等氣體具有氣敏響應特性，該氣體能夠增大器件的發(fā)光亮度;工作電壓為20V時，發(fā)光亮度為16cd/m2，隨NO2等含氮氣體濃度增加，發(fā)光亮度增加。
[0025]本發(fā)明的有益之處在于:
[0026]本發(fā)明從有機電致發(fā)光的氣體傳感器的組件材料，制作工藝，結構等多方面進行了創(chuàng)造性的優(yōu)化設計，在多種因素的協(xié)同作用下，達到了出乎意料的靈敏度，可以檢測痕量二氧化氮，載流子迀移率為大于9.8X 10—2cm2/V.s，響應速度快，恢復時間短，可以100%恢復;具有很大的市場前景。
【附圖說明】
[0027]圖1為家用煤氣管道10結構示意圖，在煤氣管道的外部安裝氣體檢測模塊20。
[0028]圖2為氣體檢測模塊20的器件結構示意圖。
【具體實施方式】
[0029]氣體傳感器是涉及物理、化學、材料、電子技術等多學科的高新技術。氣體傳感器是指將待測氣體種類或濃度轉換為與其有一定規(guī)律和關系的輸出電氣信號的器件或裝置。氣體傳感器在生產生活中有著廣泛的應用和重要價值。在工業(yè)生產中，可以用來檢測天然氣、氫氣、氧氣等易燃易爆氣體;在民用方面，可以用來檢測汽車尾氣等有害氣體。
[0030]氣體傳感器按氣敏材料和敏感機理不同，可以分為:半導體型、接觸燃燒型、固體的電解質型、電化學型等氣體傳感器。
[0031]固體電解質中導電離子可以為陽離子也可以是陰離子，其主要是由材料本身的缺陷決定的。
[0032]穩(wěn)定氧化鋯/釔穩(wěn)定氧化鋯(YSZ)是最有用的一種固體電解質，常溫下，氧化鋯(Zr02)是一種單斜晶體，離子導電率很低，當摻雜入適量的二價或三價立方對稱氧化物(Y203、Mg0、Ca0、Sc203)對其進行處理，可以表現(xiàn)出離子導電性，具有高的氧離子導電率、優(yōu)異的化學穩(wěn)定性、以及熱穩(wěn)定性和機械性，在固體氧化物燃料電池和氣體傳感器領域已被廣泛應用。
[0033]有機電致發(fā)光現(xiàn)象及相應的研究始于上世紀60年代，有機電致發(fā)光經(jīng)過多年的發(fā)展，已逐漸向產業(yè)化發(fā)展，國際上，尤其以日本、美國研究較活躍。有機電致發(fā)光器件具有主動發(fā)光、響應速度快、視角寬、成本低等特點。
[0034]有機電致發(fā)光器件的基本結構是由一薄而透明半導體性質的ITO為正極與金屬陰極如同三明治般將有機材料層包夾其中，有機材料一般包括空穴傳輸層、發(fā)光層和電子傳輸層。其是一種注入式的發(fā)光器件，從陽極注入的空穴和從陰極注入的電子在發(fā)光層中相遇形成激子，激子復合發(fā)生輻射式的躍迀，即達到有機材料的發(fā)光。
[0035]有機電致發(fā)光氣體傳感器包括氣體傳感薄膜部分與有機電致發(fā)光部分。
[0036]氣體傳感器的敏感薄膜對待測氣體分子是一個復雜的過程，其中包括對氣體分子的物理吸附與化學吸附。這其中理論方面可以用晶界勢皇模型、空間電荷模型、氧化還原模型等解釋。
[0037]有機電致發(fā)光過程可以簡單描述為:在外加電壓的作用下，陰極和陽極的電子和空穴克服電極和有機材料之間的載流子勢皇后，注入到有機層且在其中傳輸，它們在發(fā)光層相遇后復合釋放能量，并將能量傳遞給有機發(fā)光材料分子，發(fā)光材料分子獲得能量后會從基態(tài)激發(fā)到激發(fā)態(tài)，其從激發(fā)態(tài)躍迀回基態(tài)或能量較低的狀態(tài)時便會發(fā)出光亮。
[0038]本方案基于有機電致發(fā)光氣體傳感器器件，將有機電致發(fā)光器件和氣體傳感器結入口 ο
[0039]本技術發(fā)明的設計主要出于對以下幾點的考慮:
[0040]綜合考慮有機電致發(fā)光器件材料和氣體傳感器氣敏材料及相關材料性能:
[0041](I)實驗采用8-羥基喹啉鋁(Alq3)作為器件的發(fā)光材料兼電子傳輸材料，基于如下考慮:a)Alq3是一種穩(wěn)定的金屬配位化合物，介于有機物和無機物之間，本身具有電子傳輸特性;b) Alq3具有良好的成膜性、高的玻璃化轉變溫度和良好的化學穩(wěn)定性;c) Alq3發(fā)射綠光，相較于紅光和藍光來說亮度較高；
[0042](2)采用柔性導電塑料ITO-PET做為基底，其具有柔軟、可彎曲、重量輕和成本低等特點，且有利于大規(guī)模生產；
[0043](3)采用多孔結構YSZ材料為空穴傳輸層，提高空穴傳輸率；
[0044](4)采用微加工工藝制備絲網(wǎng)狀Cr:Ag電極，增大了待測氣體與氣敏材料接觸面積，進而增大了其對氣體濃度、種類的敏感度。
[0045]為研究出具備有機電致發(fā)光性能的氣體傳感器，制備了結構為=ITO-PET/多孔YSZ/Alq3/酞菁銅(CuPC)/Cr:Ag的器件，結構如附圖所示；
[0046]該器件在外加電壓作用下，空穴從ITO注入經(jīng)YSZ空穴傳輸層傳輸?shù)桨l(fā)光層Alq3中，電子經(jīng)Cr:Ag電極注入經(jīng)CuPc層傳輸?shù)紸lq3層中，電子與空穴復合，有機電致發(fā)光材料Alq3會發(fā)出綠光；當器件周圍氣體環(huán)境發(fā)生變化后，比如NO2濃度增大，CuPc吸附的氣體分子的濃度隨之變化，導致其電導率發(fā)生變化，最后引起發(fā)光層Alq3發(fā)光效率的變化，即器件通過發(fā)光層的發(fā)光效率檢測所在環(huán)境氣體濃度。
[0047]圖1為家用煤氣管道10結構示意圖，在煤氣管道的外部安裝氣體檢測模塊20。
[0048]圖2為氣體檢測模塊20的器件結構示意圖。
[0049]實施例1:
[0050]—種家用煤氣管道，在煤氣管道的外部安裝氣體檢測模塊，該氣體檢測模塊由如下方法制作而成:
[0051]具體流程為:導電塑料ITO-PET表面清洗及處理一基片置于真空腔一真空蒸鍍有機層一蒸鍍金屬電極一封裝或測試。
[0052]1.導電塑料ITO-PET清洗
[0053]首先，切割特定尺寸的ΙΤ0-ΡΕΤ，用專用洗滌