[發明專利]一種應用于電阻式氣體傳感器的導電金屬有機骨架材料

有效

• 申請號: 201711141848.6
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107991349B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 邢宏珠;王思萍;魏紅霞
• 申請（專利權）人: 東北師范大學
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明的應用于電阻式氣體傳感器的銦基導電金屬有機骨架材料及其制備方法屬于化學、材料科學和電子科學等研究的交叉領域。本發明合成的新型銦基導電金屬有機骨架材料具有規則的周期性骨架結構和可調控的粒子尺寸，本發明方法操作簡便，節約成本，在組裝電阻式氣體傳感器等技術領域具有重要應用。所組裝的電阻式氣體傳感器具有響應范圍寬，響應速度快，重復性好，室溫操作等特點，尤其可選擇性傳感檢測易揮發有機胺類有害物質。

技術領域

本發明屬于化學、材料和電子等技術領域，具體涉及一種穩定的導電金屬有機骨架材料制備方法及氣體傳感應用。

背景技術

氣體傳感在工業生產、過程控制、環境監測、食品質量檢測、醫療分析方面具有重要應用。目前，氣體傳感材料種類很多，例如：陶瓷材料、半導體材料、聚合物材料等。但是，探索適應實際應用的高響應的氣體傳感材料仍然是一種挑戰，特別是在商業領域。半導體和陶瓷材料的響應和恢復能力強，但是，濃度和阻抗之間的線性關系并不理想，與此相比，其他材料的響應、恢復都相對較慢。因此，開發響應速度快、恢復能力強、可測范圍廣、選擇性好的氣體傳感材料已成為傳感領域的迫切需求。

金屬有機骨架材料(MOFs)是一類由無機金屬節點和有機橋連配體通過配位自組裝得到的具有周期性結構的新型納米多孔材料,它兼具了無機和有機材料的性能。MOFs具有大的比表面積，多孔性，敞開的窗口和化學成分穩定等諸多性能,因此它具備了其它無機多孔材料所不能比擬的優勢。MOFs具有豐富的化學組成，結構中的官能團具有多種多樣的功能性從而利于實現其預期功能，而且MOFs在許多方面有很好的應用前景，特別是氣體傳感材料方面。目前已經報道的MOFs傳感性能主要集中于熒光傳感研究。從便攜性和可操作性考量，商業化的傳感器主要集中于電阻式傳感器。因此，新型的能夠應用于電阻式氣體傳感器的導電金屬有機骨架化合物是能夠實現這類應用的前提。然而到目前為止，具有電導能力的MOFs材料極少報道。基于此，我們設計制備了一種新型的導電金屬有機骨架材料，并以該材料組裝電阻式氣體傳感器，實現對有害氣體的高選擇性傳感應用。

發明內容

本發明的目的是，克服常見氣體傳感材料選擇性差、響應速度慢、恢復時間長、非室溫操作等問題，提供了一種室溫操作，快速響應，高選擇性的新型金屬有機骨架類氣體傳感材料及其制備方法。并用此材料組裝電阻式氣體傳感器對有害氣體進行高選擇性檢測。

本發明所述的新型銦金屬有機框架材料是9,10-二(乙炔基間苯二酸)蒽-銦，制備方法簡單方便。

本發明還提供該新型導電金屬有機框架材料作為氣體傳感器的應用。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種作為電阻式氣體傳感器的導電銦金屬有機骨架材料，其分子式為(InL)₂·2(H₃O)·H₂O·2DMF(以下簡稱化合物1)，其結構式如下：

該新型導電金屬有機框架材料屬于三斜晶系，P-1空間群。

本發明的用于氣體傳感的導電金屬有機骨架材料的制備方法，包括以下步驟：將銦鹽與有機配體9,10-二(乙炔基間苯二酸)蒽溶于有機溶劑中，加入酸調節，于50～120℃反應48～170小時得到銦金屬有機骨架材料；所述的有機溶劑為N,N’-二甲基甲酰胺，N,N’-二甲基乙酰胺，N,N’-二乙基甲酰胺及二甲基亞砜中的一種；所述的銦鹽為氯化銦，乙酸銦，硫酸銦和硝酸銦的一種；所選的酸為硝酸,鹽酸，六氟磷酸和氟硼酸的一種。銦鹽、有機配體、有機溶劑、酸的摩爾比為：1:0.5～10:0.1～10:0.1～10。