[發(fā)明專利]一種檢測微量苯的氣體傳感器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310399107.3
• 申請日: 2013-09-04
• 公開（公告）號: CN103424439A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 惠國華;邵拓;李晨迪;王南露;周瑤;詹玉麗;周于人;杜桂蘇;馬美娟;顧佳璐;李曼;蔡艷芳;許曉嵐;黃潔;王敏敏
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工商大學(xué)
• 主分類號: G01N27/02
• 分類號: G01N27/02;B82Y15/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣體傳感器領(lǐng)域，具體涉及一種檢測微量苯的氣體傳感器。

背景技術(shù)

苯在常溫下為一種無色、有甜味的透明液體，并具有強烈的芳香氣味。苯可燃，有毒，也是一種致癌物質(zhì)。苯是一種碳?xì)浠衔镆彩亲詈唵蔚姆紵N。它難溶于水，易溶于有機溶劑，本身也可作為有機溶劑。苯對中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生麻痹作用，引起急性中毒。重者會出現(xiàn)頭痛、惡心、嘔吐、神志模糊、知覺喪失、昏迷、抽搐等，嚴(yán)重者會因為中樞系統(tǒng)麻痹而死亡。少量苯也能使人產(chǎn)生睡意、頭昏、心率加快、頭痛、顫抖、意識混亂、神志不清等現(xiàn)象。攝入含苯過多的食物會導(dǎo)致嘔吐、胃痛、頭昏、失眠、抽搐、心率加快等癥狀，甚至死亡。由于苯的揮發(fā)性大，暴露于空氣中很容易擴散。因此如何快速地對苯的檢測苯極其重要。目前對于低濃度苯檢測方法主要依靠儀器分析的方法，如氣相色譜法等。這些檢測雖然可以準(zhǔn)確的檢測環(huán)境中微量苯的濃度，但是這些方法普遍存在檢測周期長、成本昂貴等不足，而且，需要經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的熟練技術(shù)人員操作儀器設(shè)備，無法實現(xiàn)環(huán)境中微量苯的現(xiàn)場準(zhǔn)確快速檢測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述所說的問題，提供一種檢測微量苯的氣體傳感器。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種檢測微量苯的氣體傳感器，包括自上而下依次分布的氣體敏感膜、第一電極和第二電極，第二電極由鋁板經(jīng)陽極氧化制備而成，第一電極為將貴金屬在第二電極表面采用直流磁控濺射工藝制備而成，氣體敏感膜由處理后的碳納米管在第一電極表面涂覆而成。

該氣體傳感器的工作原理具體如下：由于被測氣體的濃度變化會引起碳納米管制備的氣體敏感膜的電導(dǎo)率變化，因此當(dāng)氣體敏感膜在吸附氣體后，其電子能帶發(fā)生了變化，通過電導(dǎo)率的變化就可以間接檢測氣體濃度的大小。陽極氧化鋁材料自身重量輕，因此制備的傳感器在重量上有優(yōu)勢，較輕質(zhì)量的傳感器有利于固定在不同的位置，易于使用；陽極氧化鋁材料同時具有較高的硬度，不易變形和破碎，可以保持傳感器的形狀維持不變；陽極氧化鋁材料具有多孔的特點，因此有利于被測氣體滲透進(jìn)入，增加附著在陽極氧化鋁材料之上的碳納米管對于被測氣體分子的吸附作用，增加檢測效果；陽極氧化鋁材料具有較好的親和性，能夠與鍍在其表面的金屬之間產(chǎn)生親和力，因此鍍在其表面的金屬不易脫落，增加了傳感器結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；陽極氧化鋁材料也具有極好的電絕緣性，因此可以確保金叉指電極在一個良好的絕緣基底上正常工作；陽極氧化鋁材料易于制備，可重復(fù)性好，便于大批制備。因此將氣體敏感膜與陽極氧化鋁結(jié)合制備氣體傳感器與其他相比具有較多的優(yōu)勢。

第二電極由以下步驟制備而成：取厚度為1-5mm的高純鋁板，首先將其在體積比為1-2:1的丙酮和乙醇混合溶液中超聲清洗15-30min，接著在體積比為2-4:1的乙醇和高氯酸混合溶液中拋光（Ra?≤0.01μm）5-15min；然后，用去離子水洗凈置入0.25-0.35mol/L的草酸溶液中，在直流電壓為25-40V下陽極氧化0.5-1h，在高純鋁板表面鍍陽極氧化鋁薄膜；接著置于溫度為45-50℃、摩爾濃度為0.25-0.35mol/L、體積比為1-3:1的磷酸和鉻酸混合溶液中10-30min，去除陽極氧化鋁薄膜；然后在相同條件下二次陽極氧化20-40min后，再次在高純鋁板表面鍍一層厚度為3-10μm的陽極氧化鋁薄膜，取出后在溫度為45-50℃、質(zhì)量百分比為3-6%的磷酸溶液中擴孔10-20min，得多孔陽極氧化鋁模板，即為第二電極。