[發明專利]一種對低濃度丙酮高選擇性的復合氣敏材料

有效

• 申請號: 201810349324.4
• 申請日: 2018-04-18
• 公開（公告）號: CN108693221B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 儲向峰;董永平;白林山
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 杜袁成

本發明公開了一種對低濃度丙酮高選擇性的復合氣敏材料，屬于氣敏材料技術領域。該氣敏材料的組成是石墨烯量子點?La₂O₃?ZnFe₂O₄復合材料，其中石墨烯量子點的質量占材料總質量的0.5?1.5％，La₂O₃與ZnFe₂O₄的摩爾比為2.5％?4％。以該材料作為敏感材料制成的旁熱式氣敏傳感器對丙酮有高氣敏選擇性，在工作溫度為125℃時，元件對1000ppm丙酮達靈敏度達到124?156，對0.01ppm丙酮氣體的靈敏度達到1.5?2.2，并且對0.01?1000ppm丙酮氣體的響應和恢復時間分別不超過25s和54s；該氣體傳感器在125℃時，對常見干擾氣體的靈敏度非常低，對1000ppm乙醇、甲醇、乙醛、甲醛的靈敏度不超過14，對1000ppm氨氣、苯、甲苯、氫氣的靈敏度均不超過4。

技術領域

本發明屬于氣敏材料技術領域，具體涉及一種用于檢測低濃度丙酮的復合氣敏材料，該材料用于制作氣體傳感器，制成的氣體傳感器對空氣中低濃度丙酮有較高靈敏度和高選擇性。

背景技術

丙酮是一種常見的VOC氣體，對中樞神經系統有抑制、麻醉作用。丙酮蒸氣對人體損害主要表現為對眼的刺激如流淚、畏光和角膜上皮浸潤等，還引起眩暈、灼燒感、咽喉刺激、咳嗽等。因此檢測和監測環境空氣中的丙酮濃度有重要意義。另外，丙酮也是人體體內脂肪代謝產物，健康人呼出氣體中丙酮濃度低于0.9ppm，糖尿病患者呼出的丙酮濃度在1.8ppm以上，因此定量分析有助于糖尿病的診斷。金屬氧化物氣體敏感材料對氣體有較高的靈敏度，但是存在選擇性不高，受其它氣體干擾的缺陷。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明要解決的技術問題是提供一種對低濃度丙酮高選擇性的復合氣敏材料。

本發明是通過以下技術方案予以實現的。

本發明提供一種對低濃度丙酮高選擇性的復合氣敏材料，該材料組成是石墨烯量子點、La₂O₃和ZnFe₂O₄，其中：石墨烯量子點占材料總質量的0.5～1.5％， La₂O₃與ZnFe₂O₄的摩爾比為2.5％～4％。

本發明同時提供了上述對低濃度丙酮高選擇性的復合氣敏材料的制備方法，具體包括如下步驟：

(1)稱取0.001mol Zn(NO₃)₂·6H₂O、0.002molFe(NO₃)₃·9H₂O、0.00005～0.00008molLa(NO₃)₃·6H₂O溶于20mL的去離子水；將1.5～4.5ml濃度為1mg/g 的石墨烯量子點溶液緩慢的加入到上述溶液，攪拌30min，超聲處理混合溶液 30min得到懸浮液；

(2)向步驟(1)得到的懸浮液中滴加1mol/L的NaOH溶液至反應液的pH 為7.0；加去離子水至體積為70ml,隨后將反應液轉移至容積為100mL水熱釜中在180～200℃下反應24h，待反應釜冷卻后，產物用去離子水和無水乙醇洗滌，洗滌后的沉淀物放入烘箱中在60℃條件下烘24h，得到石墨烯量子點 -La₂O₃-ZnFe₂O₄復合氣敏材料。