[發(fā)明專利]基于聚苯胺/二氧化錫復(fù)合納米纖維的氣敏傳感器及其制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201610034518.6 | 申請日： | 2016-01-19 |
| 公開（公告）號： | CN105651828B | 公開（公告）日： | 2019-03-08 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 李亮;鄭華明;劉仿軍;劉玉蘭 | 申請（專利權(quán)）人： | 武漢工程大學(xué) |
| 主分類號： | G01N27/12 | 分類號： | G01N27/12 |
| 代理公司： | 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102 | 代理人： | 崔友明 |
| 地址： | 430074 湖北*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 苯胺 氧化 復(fù)合 納米 纖維 傳感器 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種基于聚苯胺/二氧化錫復(fù)合納米纖維的氣敏傳感器及其制備方法。該氣敏傳感器包括基底、叉指型微電極和氣敏材料。氣敏材料是通過靜電紡絲與低溫水熱法結(jié)合制備的聚苯胺/二氧化錫復(fù)合納米纖維。靜電紡絲得到的納米纖維結(jié)構(gòu)具有大的比表面積，增加了氣敏材料與氣體吸附作用的活性點(diǎn)，低溫水熱處理使得納米纖維內(nèi)所含的金屬鹽原位轉(zhuǎn)化為納米結(jié)構(gòu)二氧化錫，而且p型聚苯胺與n型二氧化錫形成的p?n結(jié)，提高了傳感器在室溫下對氣體的響應(yīng)靈敏度，回復(fù)性與穩(wěn)定性。本發(fā)明公開的氣敏傳感器的制備方法簡單，無需復(fù)雜設(shè)備，反應(yīng)溫度較低，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種基于聚苯胺/二氧化錫復(fù)合納米纖維的氣敏傳感器及其制備方法，屬于功能材料與傳感器領(lǐng)域。
背景技術(shù)
隨著人類社會(huì)的發(fā)展，環(huán)境問題日益受到人們的廣泛關(guān)注，對于空氣質(zhì)量的檢測與治理是其中的一個(gè)重要問題。氣敏傳感器是專門檢測環(huán)境中氣體種類與含量的裝置，其核心為高質(zhì)量的氣敏材料。研開高性能、低成本、小尺寸的氣敏材料對氣敏傳感器的發(fā)展應(yīng)用有深遠(yuǎn)影響。
傳統(tǒng)的氣敏材料分為無機(jī)金屬氧化物半導(dǎo)體材料和有機(jī)導(dǎo)電聚合物兩大類。無機(jī)金屬氧化物半導(dǎo)體具有高的響應(yīng)靈敏度，好的重復(fù)性，但是其通常需要在幾百攝氏度的高溫條件下檢測氣體，高溫操作給實(shí)際應(yīng)用帶來了許多不便。有機(jī)導(dǎo)電聚合物氣敏材料制備工藝簡單，可在室溫檢測氣體，但是因?yàn)槠溟L期穩(wěn)定性較差，響應(yīng)靈敏度低等缺陷也限制了其廣泛應(yīng)用。因此，研發(fā)具有高靈敏度又有室溫響應(yīng)特性的氣敏傳感器顯得尤為重要。
目前，有機(jī)/無機(jī)納米復(fù)合氣敏材料是研究的熱點(diǎn)。對于這類復(fù)合材料，多采用在無機(jī)納米粒子存在的條件下引發(fā)導(dǎo)電聚合物的單體進(jìn)行聚合反應(yīng)，制得聚苯胺/無機(jī)納米氣敏復(fù)合材料、聚吡咯/無機(jī)納米氣敏復(fù)合材料、聚噻吩/無機(jī)納米氣敏復(fù)合材料等。但是這些制備方法較為繁雜，制備過程難以控制，有機(jī)/無機(jī)納米復(fù)合氣敏材料與傳感器的基底之間結(jié)合不夠好，復(fù)合氣敏材料的膜通常較厚(幾微米到幾百微米)，較難控制氣敏材料與傳感器基體之間的接觸，導(dǎo)致氣敏傳感器的一致性較差，而且有機(jī)/無機(jī)納米復(fù)合氣敏材料由于不溶不熔、難以加工，也限制了這一了復(fù)合材料的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服上述的不足之處，提供了一種制備方法簡單，反應(yīng)溫度較低，同時(shí)適用于柔性基底的基于聚苯胺/二氧化錫復(fù)合納米纖維的氣敏傳感器及其制備方法。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采取以下的技術(shù)方案：基于聚苯胺/二氧化錫復(fù)合納米纖維的氣敏傳感器，其特征在于：包括基底、叉指型微電極和氣敏材料，所述的基底是陶瓷、玻璃、硅片、聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚四氟乙烯，在所述的基底表面沉積有叉指型微電極，叉指型微電極上連接有引線，氣敏材料是聚苯胺/二氧化錫復(fù)合納米纖維，沉積在表面有叉指型微電極的基底上。
按上述方案，所述的基底表面沉積的叉指型微電極對數(shù)為5～20對，叉指微電極寬度為5～200μm，叉指微電極間隙為5～200μm。
按上述方案，所述的聚苯胺/二氧化錫復(fù)合納米纖維是通過靜電紡絲與低溫水熱法結(jié)合而制備的，聚苯胺/二氧化錫復(fù)合納米纖維氣敏材料的厚度為50～600nm。
所述基于聚苯胺/二氧化錫復(fù)合納米纖維的氣敏傳感器的制備方法，其特征在于包括以下步驟：
1)將0.1-0.7g本征態(tài)聚苯胺，0.1-0.8g摻雜酸、0.1-0.5g聚苯乙烯溶于50mL三氯甲烷或二甲基甲酰胺中，得到溶液A；
2)將0.1-0.5gSnCl2·2H2O溶于10mL乙醇中，得到溶液B；
3)將溶液A與溶液B攪拌混合均勻后，裝入紡絲裝置中，紡絲工作距離為8-20cm，開啟高壓電源，調(diào)節(jié)紡絲電壓為10-20kV，接收時(shí)間為1-30min，將紡絲液通過靜電紡絲的方法在接收基底表面沉積復(fù)合納米纖維；
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于武漢工程大學(xué)，未經(jīng)武漢工程大學(xué)許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/201610034518.6/2.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
