[發明專利]一種氨氣氣體傳感器、制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201810412302.8
• 申請日: 2018-05-03
• 公開（公告）號: CN108426924B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 孫鵬;李思琦;劉方猛;刁英杰;田闐;盧革宇;高原;粱喜雙;閆旭
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉世純;王恩遠

一種基于PANI@Au?In₂O₃納米敏感材料的柔性平面式NH₃氣體傳感器、制備方法及其在大氣環境中室溫下檢測NH₃方面的應用，屬于氣體傳感器技術領域。傳感器是由柔性PET襯底、原位生長在PET襯底表面上的PANI@Au?In₂O₃納米敏感材料組成。本發明所開發的傳感器除了具有較高的靈敏度外，還具有較低的檢測下限，可檢測低至500ppb的NH₃，對100ppm NH₃的靈敏度可以達到46，而且展現了非常好的選擇性、重復性。本發明所述的柔性可彎曲的平面式結構傳感器，制作工藝簡單，體積小，安全無害，具有重要的應用價值。

技術領域

本發明屬于氣體傳感器技術領域，具體涉及一種基于PANI@Au-In₂O₃納米敏感材料的柔性平面式NH₃氣體傳感器、制備方法及其在大氣環境中室溫下檢測NH₃方面的應用。

背景技術

氨氣(NH₃)是一種無色但是有刺激性氣味的氣體，對眼睛和呼吸器官有強烈的腐蝕性。根據國家標準《工作場所有害因素職業接觸限值GBZ2-2002》規定，車間NH₃最高容許濃度為40ppm。因此，開發出具有高靈敏度，低檢測限，可在室溫下檢測而且價格低廉的NH₃氣體傳感器具有重要的現實意義。

事實上，在過去幾年中，圍繞NH₃傳感器的研究一直在不斷深化，而且已經開發了各種類型的NH₃傳感器，例如傳統的氧化物半導體氣體傳感器(SnO₂、In₂O₃、Fe₂O₃、WO₃等)和混合電位型氣體傳感器(氧化鋯和Ni₃V₂O₈、TiO₂@WO₃)。然而，這些材料最大的缺點是制備的傳感器通常在十分高的溫度下才能對氨氣有響應，高的工作溫度大大增加了能耗且限制了已經開發的材料的實際應用。基于有機導電高分子和半導體氧化物復合材料的NH₃傳感器，不僅能保留半導體氧化物的高靈敏度的優勢，還具有導電高分子的低檢測溫度和好的選擇性的特性，因此被重點關注。In₂O₃作為典型的n型半導體氧化物具有電阻相對較低、易于合成、環保的特點，被廣泛用于氣體傳感器材料。導電聚苯胺(PANI)具有高導電性、易于合成、成本低廉和環境穩定性好而受到廣泛關注，被認為是柔性氣體傳感器的最佳候選材料。PANI是一種特殊的通過氫離子傳導的p型敏感材料，通過與NH₃接觸使自由氫離子減少而電阻增加，將氣體濃度的變化轉變為可檢測的電信號。而且p-n異質結的形成極大的提高了材料的靈敏度。基于此，開展有機-無機復合的NH₃傳感器的設計和制備，對于擴大氣體傳感器的應用具有十分重要的科學意義。本發明使用Au-In₂O₃與聚苯胺復合材料作為納米敏感材料開發出的柔性傳感器，可以在室溫下對NH₃表現出較高的靈敏度。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于PANI@Au-In₂O₃納米敏感材料的NH₃傳感器、制備方法及其在大氣環境中室溫下檢測NH₃方面的應用。該傳感器可以在大氣環境中室溫檢測NH₃。本發明通過制備Au-In₂O₃納米敏感材料并與有機高分子PANI原位聚合，提高傳感器的靈敏度，提高傳感器的響應恢復速率，使傳感器可以在室溫進行檢測，促進此傳感器在氣敏檢測領域中的實用化。