[發(fā)明專利]一種基于二氧化鈦基多孔納米復(fù)合材料的二氧化氮?dú)怏w傳感器的制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610101698.5
• 申請日: 2016-02-25
• 公開（公告）號: CN105628745B
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張勇;杜斌;馬洪敏;吳丹;范大偉
• 申請（專利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04
• 代理公司: 濟(jì)南譽(yù)豐專利代理事務(wù)所(普通合伙企業(yè)) 37240
• 代理人: 李茜

本發(fā)明涉及一種二氧化氮?dú)怏w傳感器的制備方法，具體是基于新型二氧化鈦基多孔納米復(fù)合材料所構(gòu)建的氣敏傳感器，可用于檢測環(huán)境中二氧化氮?dú)怏w含量。屬于新型納米功能材料與環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明首先制備了一種氮化碳上原位復(fù)合鈰摻雜的氧化鉬/二氧化鈦納米片的二維納米復(fù)合材料Ce?MoO₃/TiO₂@g?C₃N₄，利用該材料大的比表面積、介孔高氣體吸附特性和電子傳遞受材料表面氣體變化而影響敏感的諸多特性，實(shí)現(xiàn)了對二氧化氮?dú)怏w具有靈敏、快速響應(yīng)的氣敏傳感器的構(gòu)建。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種二氧化氮?dú)怏w傳感器的制備方法。屬于新型納米功能材料與環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

二氧化氮是一種棕紅色、高度活性的氣態(tài)物質(zhì)，又稱過氧化氮。二氧化氮還是酸雨的成因之一，所帶來的環(huán)境效應(yīng)多種多樣，包括：對濕地和陸生植物物種之間競爭與組成變化的影響，大氣能見度的降低，地表水的酸化，富營養(yǎng)化（由于水中富含氮、磷等營養(yǎng)物藻類大量繁殖而導(dǎo)致缺氧）以及增加水體中有害于魚類和其它水生生物的毒素含量。人體吸入二氧化氮后，初期僅有輕微的眼及上呼吸道刺激癥狀，如咽部不適、干咳等，常經(jīng)數(shù)小時至十幾小時或更長時間潛伏期后發(fā)生遲發(fā)性肺水腫、成人呼吸窘迫綜合征，出現(xiàn)胸悶、呼吸窘迫、咳嗽、咯泡沫痰、紫紺等。可并發(fā)氣胸及縱隔氣腫。

對于二氧化氮?dú)怏w的檢測方法主要有化學(xué)檢驗法和儀器檢驗法。化學(xué)檢驗法雖操作簡單，但靈敏度不高以及無法重復(fù)使用等缺點(diǎn)；儀器檢驗法，主要使用二氧化氮?dú)怏w檢測儀表對空氣中的二氧化氮?dú)怏w濃度進(jìn)行定量檢測，具有靈敏度高、可重復(fù)使用、自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。

對于儀器檢驗法所使用的二氧化氮?dú)怏w檢測儀，最核心的部件是對二氧化氮?dú)怏w具有定性定量響應(yīng)的氣敏傳感器，也就是涂覆有不同納米功能材料的氣敏元件。氣敏傳感器是一種檢測特定氣體的傳感器，原理是基于聲表面波器件的波速和頻率會隨外界環(huán)境的變化而發(fā)生漂移。它主要包括半導(dǎo)體氣敏傳感器、接觸燃燒式氣敏傳感器和電化學(xué)氣敏傳感器等，其中用的最多的是半導(dǎo)體氣敏傳感器。

靈敏度是氣敏傳感器氣敏特性的重要表征。靈敏度定義為傳感器在大氣氣氛中的電阻值R_a與傳感器在一定濃度的被測氣體氣氛中的電阻值R_g的比值，即

因此，探究吸附性強(qiáng)、穩(wěn)定性能好、催化活性高、對二氧化氮?dú)怏w具有特異性識別和可定量檢測的氣敏傳感材料，進(jìn)而制備具有靈敏度高、響應(yīng)快速、恢復(fù)時間短等特性的二氧化氮?dú)怏w傳感器對工業(yè)生產(chǎn)、人類健康具有重要的應(yīng)用價值，同時也是環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種制備簡單、靈敏度高、檢測快速的可用于二氧化氮?dú)怏w檢測的氣敏傳感器的制備方法，所制備的傳感器，可用于二氧化氮?dú)怏w的快速、靈敏檢測。基于此目的，本發(fā)明首先制備了一種新型二維納米復(fù)合材料——二氧化鈦基多孔納米復(fù)合材料，即氮化碳上原位復(fù)合鈰摻雜的氧化鉬/二氧化鈦納米片的二維納米復(fù)合材料Ce-MoO₃/TiO₂@g-C₃N₄，利用該材料大的比表面積、介孔高氣體吸附特性和電子傳遞受材料表面氣體變化而影響敏感的諸多特性，實(shí)現(xiàn)了對二氧化氮?dú)怏w具有靈敏、快速響應(yīng)的氣敏傳感器的構(gòu)建。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

1. 一種基于二氧化鈦基多孔納米復(fù)合材料的二氧化氮?dú)怏w傳感器的制備方法，所述的二氧化鈦基多孔納米復(fù)合材料為氮化碳上原位復(fù)合鈰摻雜的氧化鉬/二氧化鈦納米片的二維納米復(fù)合材料Ce-MoO₃/TiO₂@g-C₃N₄；