[發(fā)明專利]精細分級多孔結(jié)構(gòu)的乙醇敏感材料的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010165847.7
• 申請日: 2010-05-07
• 公開（公告）號: CN101813654A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇慧蘭;宋鈁;張荻
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 上海交達專利事務(wù)所 31201
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種傳感材料技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種精細分級多孔結(jié)構(gòu)乙醇敏感材料的制備方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)的發(fā)展，廣泛應(yīng)用的易燃、易爆氣體在生產(chǎn)、運輸、使用過程中一旦發(fā)生泄漏，將會引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸事故，嚴重影響了人們的生命財產(chǎn)安全。并且由于這類事故具有突發(fā)性強、救援難度大、危害范圍廣等特點，因此及時可靠地監(jiān)測這些氣體在空氣中的含量顯得尤為重要。

在用做氣敏傳感器的各類材料中，半導體金屬氧化物如SnO₂、Fe₂O₃，ZnO等以價格低廉、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、響應(yīng)恢復速度快等優(yōu)勢占據(jù)了較大的市場份額。但目前這些金屬氧化物氣敏材料在實際應(yīng)用中仍然受限于較高的工作溫度和不理想的選擇性，例如，在工作溫度約為300℃，SnO₂對乙醇，丙酮，CO，H₂等一系列氣體都表現(xiàn)出較高的靈敏度，很難對特定的氣體如乙醇進行選擇性識別。現(xiàn)階段已有研究表明分級多孔結(jié)構(gòu)能夠提高氣敏材料的選擇性，并降低工作溫度，被認為是改善金屬氧化物半導體材料的氣敏性能的有效途徑。因此，研制一種精細分級多孔結(jié)構(gòu)的金屬氧化物用做氣敏材料，可以簡便、靈敏、快速、準確、經(jīng)濟地監(jiān)測乙醇等氣體將會有很大的市場應(yīng)用前景。

經(jīng)文獻檢索發(fā)現(xiàn)，用于乙醇檢測的氣敏傳感器已有報道，如中國專利CN?1837803A“SnO₂集束納米棒氣體傳感器”，該專利中所制得的SnO₂集束納米棒氣體傳感器對較高濃度的乙醇(500-1000ppm)具有高的靈敏度、選擇性和穩(wěn)定性。但其制備過程繁瑣，所得的SnO₂納米桿零散分布，連接不緊密，限制了其在低濃度乙醇氣體的選擇性識別及其穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種精細分級多孔結(jié)構(gòu)乙醇敏感材料的制備方法，制備工藝簡單靈活，成本低廉，制備的這種精細分級多孔結(jié)構(gòu)的氣敏材料能在較低的溫度下對乙醇具有高的選擇靈敏性。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明采用天然蝴蝶翅膀為結(jié)構(gòu)模板，經(jīng)預處理后置于錫鹽浸漬液中進行浸漬，然后經(jīng)氧化灼燒處理得到精細分級多孔結(jié)構(gòu)的乙醇敏感材料。

所述的蝴蝶是指：異型紫斑蝶，購自上海佘山植物園。

所述的預處理是指：將天然蝴蝶翅膀在無水乙醇中漂洗干凈，蝶翅顏色由紫色變成深綠色。

所述的錫鹽浸漬液是指：含錫硝酸溶液、氯化亞錫乙醇溶液或硫酸亞錫乙醇溶液中的一種，其中含錫硝酸溶液是指將錫金屬粉加入濃度為2M的HNO₃溶液中攪拌至溶液變淡黃色，經(jīng)靜置過濾后得到的濾液即為錫鹽浸漬液；氯化亞錫乙醇溶液或硫酸亞錫乙醇溶液的濃度為1M。

所述的浸漬處理是指：天然蝴蝶翅膀經(jīng)預處理在表面乙醇未完全揮發(fā)前，即表現(xiàn)為蝶翅的表面顏色尚未轉(zhuǎn)變?yōu)樗{紫色時立即置入錫鹽浸漬液中，浸漬6-24小時，然后取出經(jīng)酒精清洗，放入干燥箱60℃干燥。

所述的氧化灼燒處理是指：將浸漬處理后的蝶翅置于氧化爐中，以1-35℃/分鐘的升溫速度升溫至450-550℃并保溫1-3小時后自然冷卻至室溫，得到白色薄片狀產(chǎn)物即為具有蝶翅形態(tài)精細分級結(jié)構(gòu)的乙醇敏感材料。

本發(fā)明將具有精細分級多孔結(jié)構(gòu)的天然生物材料蝶翅應(yīng)用于氣敏材料的制備，發(fā)明了一種成本低廉、工藝簡單環(huán)保和高效的氣敏材料制備方法，所制備的氣敏材料具有精細分級多孔結(jié)構(gòu)特征，能在較低的溫度下對乙醇有突出的選擇敏感性。本發(fā)明制備的氣敏材料可以應(yīng)用于交警檢驗司機酒后駕車、酒廠、發(fā)酵工業(yè)乙醇報警裝置等，在電子電氣、工業(yè)、民用等領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。該材料在這些領(lǐng)域的應(yīng)用，將確保相關(guān)化工企業(yè)運行的安全和穩(wěn)定性，以及對人民生活安全起到保障作用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例3中產(chǎn)物的FESEM圖(a)和酒精相對不同氣體的選擇靈敏度圖(b)。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例1