本發明屬于氣體傳感器領域，具體涉及一種基于金屬接觸的懸浮鈀納米半管材料、制備方法及應用。
背景技術：
1、近年來，氫(h2)作為一種能量密度高、清潔、易于分布的高效儲能手段受到了能源和環境領域的廣泛關注。h2氣體也用于各種工業應用，包括石油和玻璃精煉，半導體和制藥制造，h2冷卻系統和冶金工藝。雖然h2氣體可用于許多工業應用和燃料電池，但由于無色無味的h2氣體在室溫下的爆炸極限很低，僅為4％，因此需要持續監測其泄漏情況。因此，具有高響應、高選擇性、低成本、低功耗和高可靠性的氫氣傳感器是確保氫氣安全的必要條件，其中成本和功耗是傳感器用于實際應用最重要的考慮因素。
2、目前，鈀基化學電阻傳感器作為一種可靠、高效、可擴展性強的氫氣傳感器，因其能夠在室溫下選擇性地檢測氫氣而備受關注。h2氣體分子與pd接觸時，h2在pd金屬表面分裂成氫原子，進入pd晶格形成pdhx。這種現象會導致pd的電阻發生變化。由于該變化十分微小，鈀基傳感器通常在具有納米級結構時才能表現出優異的氣敏性能。傳感器主要通過光刻、mems等微納制造工藝制備。然而，這些工藝成本高、工藝困難且復雜，這限制了鈀基傳感器發展及應用。因此，當前亟需一種低成本、工藝簡單的高性能鈀基傳感器制備方法。此外，材料接觸(金屬/金屬、金屬/金屬氧化物)可以在最初的幾納米內影響氧化物的化學和電子特性，從而導致材料的化學反應性能、電導率和能級排列特性的變化。這些影響可以改變氧化物執行其預期功能的能力。因此，創造其它金屬或金屬氧化物與鈀薄膜接觸的條件有望改善其氣敏性能，從而更好的應用于氫氣傳感器。
3、提出使用靜電紡絲、電子束蒸鍍及紫外納米壓印技術制備一種納米光柵支撐的懸浮鈀納米半管結構用于氫氣傳感器。靜電紡絲法(electrospinning，簡稱“電紡”)相比其他方法(氣相法、液相法、模板法、水熱法)是一種簡單的制備一維納米材料的方法，通過調整電紡過程的參數可以靈活調整納米纖維的直徑、長度以及表面形貌等。靜電紡絲主要由三個部分組成：高壓電源、噴絲頭以及接收裝置。帶有電荷的高分子熔體或溶液在高壓靜電場中，在電場和表面張力的共同作用下形成taylor錐，當電場力大到克服表面張力時，發生噴射、拉伸、劈裂、固化或者溶劑揮發從而形成纖維狀物質；電子束蒸鍍是一種通過加速電子轟擊鍍膜材料使其加熱蒸發，并成膜，可以鍍出高純度高精度的薄膜；紫外納米壓印技術可以實現微納米尺度圖形結構的快速復制和轉移，具有高分辨率、高產量、低成本的優點，可輕易制作3d立體結構和高深寬比的結構。
4、目前，有一種相變抑制pd納米線h2傳感器，具體是采用原子層沉積系統在si納米光柵沉積al2o3為20nm的覆蓋層；在覆蓋al2o3的si納米光柵襯底上通過pvd進行兩次斜角沉積形成了cu犧牲陰影模板；然后，在h2+n2環境條件下(1:9的比例)，在410℃下進行40min的成形氣體退火工藝。然后通過帶負光刻膠的升壓法，將帶有鉻(cr)粘附層的pd垂直沉積在納米線陣列要形成的區域。采用光刻工藝去除pr和ssp后，采用另一種升離工藝通過鋁直流濺射形成電極。構建了測量裝置來檢測氮氣大氣中不同濃度h2的氣體響應。該方法通過納米光柵的溝槽及氧化鋁接觸抑制pd相變實現了高線性的氫氣傳感。
5、但是該方法制作步驟包括光刻、升壓沉積、斜角沉積等工藝，這導致了該方法具有成本高、工藝復雜以及效率慢等問題。同時，據其氣敏測試結果中可以看到，該傳感器響應時間較慢。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本發明提供的一種基于金屬接觸的懸浮鈀納米半管材料的制備方法，包括以下步驟：
2、s1：將質量比為1～2:10的聚乙烯醇與溶劑混合，通過磁力攪拌，攪拌均勻，脫泡后得到前驅體溶液，將前驅體溶液進行靜電紡絲，使用模板接收，獲得聚乙烯醇納米纖維；
3、s2：將s1得到的聚乙烯醇納米纖維上蒸鍍金屬鈀，同時在襯底上蒸鍍氧化錫，將纖維通過水蒸氣溶解法轉移到襯底上，得到懸浮鈀納米半管材料。
4、進一步的，s1中磁力攪拌的溫度為65-85℃，攪拌時間為12h，攪拌速率為600r·min-1，脫泡速率為3000r·min-1，脫泡時間為3～5min。
5、進一步的，s1中紡絲過程中推速為0.1～0.2mm·min-1，直流電壓為16～20kv，針尖和接收模板之間的距離為15～20cm，紡絲時間為5～15min。
6、進一步的，s1中紡絲過程的溫度為40℃，濕度為20～30rh；模板為矩形空心模板，空心的尺寸為100mm*20mm。
7、進一步的，s2中的金屬鈀為10nm，鍍膜速率為0.8nm/min。
8、一種基于金屬接觸的懸浮鈀納米半管材料，所述懸浮鈀納米半管材料為半管結構。
9、一種基于金屬接觸的懸浮鈀納米半管材料的應用，所述懸浮鈀納米半管材料在制備氫氣傳感器中應用。
10、有益效果
11、(1)本發明提供的一種基于金屬接觸的懸浮鈀納米半管材料、制備方法及應用，采用pva納米纖維作為犧牲模板，提出水蒸氣轉移法，實現10nm級薄膜溝槽結構的低成本，高效率制備，且可以轉移到任意基底，具有豐富潛在應用性。
12、(2)通過本發明提供一種基于金屬接觸的懸浮鈀納米半管材料、制備方法及應用，利用半管和懸浮結構提高鈀膜的比表面積，同時減少基底材料對鈀氫反應膨脹過程的抑制以提高響應速度。
13、(3)通過本發明提供一種基于金屬接觸的懸浮鈀納米半管材料、制備方法及應用，首次使用金屬氧化物作為基底材料與金屬半管接觸用于影響氣敏過程中的化學和電子特性，從而導致金屬與金屬氧化物的化學反應性、電導率和能級排列特性的變化，這些影響可以改變傳感器的氣敏性能。
1.一種基于金屬接觸的懸浮鈀納米半管材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于金屬接觸的懸浮鈀納米半管材料的制備方法，其特征在于，s1中磁力攪拌的溫度為65-85℃，攪拌時間為12h，攪拌速率為600r·min-1，脫泡速率為3000r·min-1，脫泡時間為3～5min。
3.根據權利要求1所述的一種基于金屬接觸的懸浮鈀納米半管材料的制備方法，其特征在于，s1中紡絲過程中推速為0.1～0.2mm·min-1，直流電壓為16～20kv，針尖和接收模板之間的距離為15～20cm，紡絲時間為5～15min。
4.根據權利要求1所述的一種基于金屬接觸的懸浮鈀納米半管材料的制備方法，其特征在于，s1中紡絲過程的溫度為40℃，濕度為20～30rh；模板為矩形空心模板，空心的尺寸為100mm*20mm。
5.根據權利要求1所述的一種基于金屬接觸的懸浮鈀納米半管材料的制備方法，其特征在于，s2中的金屬鈀為10nm，氧化錫為10nm，鍍膜速率為0.8nm/min。
6.根據權利要求1所述的一種基于金屬接觸的懸浮鈀納米半管材料的制備方法，其特征在于，s2所述的襯底為pet、金膜、pi、硅片、陶瓷、織物和納米線的任一種。
7.根據權利要求1～6任一所述的制備方法得到的一種基于金屬接觸的懸浮鈀納米半管材料，其特征在于，所述懸浮鈀納米半管材料為半管結構。
8.根據權利要求7所述的一種基于金屬接觸的懸浮鈀納米半管材料的應用，其特征在于，所述懸浮鈀納米半管材料在制備氫氣傳感器中應用。