[發(fā)明專利]一種以蛭石為原料制備變色傳感材料的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611151160.1
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106634943B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田維亮;葛振紅;丁慧萍;呂喜風(fēng);陳新萍;袁秀玲;李江明;連前進(jìn);卜明;曹鵬飛
• 申請（專利權(quán)）人: 塔里木大學(xué)
• 主分類號: C09K9/00
• 分類號: C09K9/00;C09K9/02;C08F138/00;C08F2/44;C08F2/48;C08K9/02;C08K7/26
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本發(fā)明提供了一種通過超分子組裝制備蛭石有機(jī)無機(jī)復(fù)合傳感變色新材料的方法，該材料可用作熱致變色和VOC氣體傳感。具體來說由蛭石礦，經(jīng)微波膨脹，獲得膨脹蛭石；再根據(jù)蛭石的高的熱穩(wěn)定性和強(qiáng)的吸附性能，以膨脹蛭石為基體，與二炔酸自組裝成復(fù)合材料，根據(jù)需要可以制備顆粒或者薄膜的傳感材料。該材料即具有靈敏的熱致變色，并通過加熱和冷卻，可實(shí)現(xiàn)紅色和橙色的可逆循環(huán)，也可對不同的VOC氣體顯示不同的顏色，實(shí)現(xiàn)對VOC氣體傳感。該材料具有熱致傳感和氣體傳感的雙重功能，其中熱致變色可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。本發(fā)明提供一種以無機(jī)蛭石為基體的通過超分子組裝制備結(jié)構(gòu)化新材料的方法，具有方法簡單，效率高，低成本等優(yōu)點(diǎn)的新材料，并制備高附加值蛭石材料，以及實(shí)現(xiàn)蛭石新材料的工業(yè)應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種以蛭石為原料制備變色傳感材料的方法，具體涉及有機(jī)無機(jī)復(fù)合材料及其制備方法和傳感變色應(yīng)用。

背景技術(shù)：

二十一世紀(jì)的材料科學(xué)步入了微型化、功能化、集成化和智能化的時(shí)代，將無機(jī)和有機(jī)組分在分子水平或納米水平上結(jié)合對發(fā)展新型多功能材料具有重大意義。有機(jī)無機(jī)復(fù)合材料由于兼具有機(jī)化合物和無機(jī)化合物的雙重優(yōu)勢，如無機(jī)物的高強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、抗化學(xué)腐蝕性，有機(jī)物優(yōu)良的分子裁剪與修飾的功能、多功能性等等，已成為新型的功能超分子材料，有關(guān)其物理化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用性的研究是近年來自組裝化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在發(fā)光材料、磁性材料、小分子的吸附與分離材料、儲氫容器及氣體吸附和分離材料、手性催化材料、二階非線性光學(xué)材料及化學(xué)傳感器等方面的開展了卓有成效研究工作。

在工業(yè)飛速發(fā)展的當(dāng)今社會(huì)，環(huán)境問題已成為全球重要和亟待解決的問題之一。傳感器在排放控制，環(huán)境保護(hù)，公共安全，健康監(jiān)測等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。鑒于在醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、軍事和環(huán)保等眾多領(lǐng)域?qū)τ趥鞲衅鞯男枨笕找嫣岣撸滦透咝阅軅鞲衅鞯拈_發(fā)已經(jīng)成為受到各行業(yè)普遍關(guān)注的重要課題。當(dāng)前，多種類別不同、功能不同的氣體監(jiān)測設(shè)備已經(jīng)被應(yīng)用在工業(yè)及科研等領(lǐng)域。新型材料摻雜技術(shù)、MEMS工藝以及紫外光(UV)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于氣體傳感器領(lǐng)域，使得氣體傳感器的穩(wěn)定性與靈敏度得以提高。目前為止，降低傳感器的工作溫度、和檢測下限等氣敏性能仍然是當(dāng)前面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。

近年來，隨著高新技術(shù)的發(fā)展，傳感器技術(shù)已深入應(yīng)用到國家戰(zhàn)略規(guī)劃、國民生產(chǎn)、生活的方方面面。是現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的一個(gè)極為重要的部分。傳感技術(shù)與控制技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)是信息技術(shù)的三大支柱聚。Langmuir，2010，2：1247-1253中Wang等基于主客體相互作用將AO5(4-(4-anilinophenylazo)benzenesulfonate)和表面活性劑(SDS)共插層到LDHs層間并制備成復(fù)合薄膜，該薄膜在35-65℃表現(xiàn)出可逆的熱致變色性能。Sensor Actuat B-Chem，2011，155：264-269中Yi等人研究了ZnO納米棒陣列復(fù)合石墨烯材料對乙醇的傳感性能。結(jié)果表明，當(dāng)該復(fù)合材料暴露在10ppm的乙醇?xì)怏w中時(shí)，響應(yīng)強(qiáng)度可達(dá)9左右，當(dāng)乙醇?xì)怏w濃度增加到50ppm，響應(yīng)強(qiáng)度提高到90，這一數(shù)值明顯高于之前報(bào)道的一維ZnO對乙醇傳感的響應(yīng)強(qiáng)度。Sensors，2011，11(2)：1261中Yuan等制備了基于介孔和大孔SnO₂傳感器，并研究了其對H₂和NO₂氣體的傳感特性，結(jié)果表明引入介孔和大孔結(jié)構(gòu)明顯改善了SnO₂傳感器的性能。隨著對傳感功能材料研究的不斷深入，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)展，但目前仍存在一些問題。1)現(xiàn)有材料的種類偏少，需要研發(fā)多種新的傳感材料。2)傳感材料多為重金屬或有毒有機(jī)物，對環(huán)境造成很大危害隨著世界各國對環(huán)境保護(hù)的重視以及人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，發(fā)展環(huán)境友好型傳感已是大勢所趨。3)傳感現(xiàn)象往往十分復(fù)雜，許多機(jī)理目前還不甚清楚。在傳感材料的結(jié)構(gòu)、物性、材料與外界因素之間的相互作用機(jī)理等方面有待更深入研究，分子模擬技術(shù)，過渡理論有望成為傳感材料研究和應(yīng)用的有力工具。