[發明專利]一種用于檢測空氣中乙酸氣體的高選擇性復合氣敏材料

有效

• 申請號: 201810454942.5
• 申請日: 2018-05-14
• 公開（公告）號: CN108918600B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 儲向峰;劉俊松;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

本發明公開了一種用于檢測空氣中乙酸氣體的高選擇性復合氣敏材料，屬于氣敏材料技術領域。該復合氣敏材料組成是C₃N₄?ZnO，其中C₃N₄的質量占材料總質量的5?20％。以該復合材料作為敏感材料制成的旁熱式氣敏傳感器，在300℃工作溫度下，對0.1ppm乙酸的靈敏度在1.2?1.4之間，元件對1000ppm乙酸達靈敏度達到290?350，而對相同1000ppm的丙酮、甲醛、乙醇、乙醛和氨氣的靈敏度在31以下，表明C₃N₄不僅提高了氧化鋅對乙酸氣體靈敏度，而且提高了氧化鋅對乙酸氣體氣敏選擇性，可以實現空氣中乙酸濃度的快速檢測，消除丙酮、甲醛、乙醇、乙醛和氨氣等氣體干擾。

技術領域

本發明屬于氣敏材料領域，具體涉及一種用于檢測空氣中乙酸氣體的復合氣敏材料，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乙酸有高靈敏度和較好選擇性。

背景技術

乙酸是一種易揮發、具有強烈刺激性氣味的無色液體，有較強腐蝕性，能導致皮膚、粘膜起泡、紅腫癥狀，濃度較高時引起鼻炎、支氣管炎，重者可發生急性化學性肺炎。目前化工企業中乙酸用途較廣泛，環評和驗收監測中涉及監測乙酸濃度的企業越來越多。美國、日本等國的衛生標準是25mg/m³(約9.3ppm)，我國未制定工作作業場所空氣中乙酸的限值。目前測定空氣中乙酸濃度的方法主要采用氣相色譜法和離子色譜法等，這些方法需要較昂貴的儀器設備，采樣分析需要耗費較長時間。

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用于檢測空氣中乙酸氣體的高選擇性復合氣敏材料，以期該復合材料可以消除丙酮、甲醛、乙醇、乙醛和氨氣等的干擾，能快速檢測空氣中乙酸氣體的濃度。

本發明是通過以下技術方案予以實現的。

本發明提供了一種用于檢測空氣中乙酸氣體的高選擇性復合氣體敏感材料，該材料組成是ZnO和C₃N₄，其中：C₃N₄的質量占材料總質量的5-20％。

上述C₃N₄制備方法及過程是：把2克三聚氰胺放在坩堝中，在馬弗爐中以5℃/分鐘的速率升高至520℃，并在520℃恒溫下保溫5小時。自然冷卻至室溫后，產物用去離子水、無水乙醇分別洗滌三次，并在60℃下干燥24小時，研磨成粉末狀待用。

上述C₃N₄-ZnO復合材料制備過程是：分別稱取一定量的C₃N₄于20ml的去離子水中，超聲處理1小時，得到C₃N₄懸浮液，再稱一定量的Zn(NO₃)₂·6H₂O，邊攪拌邊加入到C₃N₄懸浮液中，充分攪拌30分鐘，然后向懸浮液中緩慢滴加1mol/L的NaOH溶液將混合溶液調節pH至10.0，再加去離子水至混合物體積為70ml，將反應液移至100ml水熱反應釜中在180℃下反應12小時，得到的沉淀物用無水乙醇洗滌三次，產物再于80℃下烘24小時。

本發明的材料可以作為乙酸氣體敏感元件的敏感材料，利用該材料制作旁熱式氣敏元件的方法是：將0.1克材料與0.5克松油醇混合研磨制成漿料，用小毛刷將漿料涂到氧化鋁陶瓷管的表面；氧化鋁陶瓷管的尺寸是：長6毫米，內徑1.6毫米，外徑2毫米，在氧化鋁管兩端用金獎作電極，電極上焊有金絲作為引線，電極之間距離是1毫米；在氧化鋁管內放置鎳鉻合金絲作為加熱絲，通過控制流過加熱絲的電流和加熱絲兩端電壓可以控制氧化鋁管表面敏感材料的溫度；將涂有敏感材料漿料的氧化鋁管放在紅外燈下烘干，即得到旁熱式氣敏元件。元件對某種氣體的靈敏度是在工作溫度下，元件在空氣中電阻與元件在被測氣體中電阻的比值。