[發(fā)明專利]一種對丙酮氣體高氣敏選擇性的鐵酸鋅納米纖維氣敏材料

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811466495.1
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN109490378B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 儲向峰;董永平;白林山;干正強
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 安徽知問律師事務(wù)所 34134
• 代理人: 杜袁成

本發(fā)明公開一種對丙酮氣體高氣敏選擇性的鐵酸鋅納米纖維氣敏材料，屬于氣敏材料技術(shù)領(lǐng)域。該氣敏材料組成是鐵酸鋅納米纖維，鐵酸鋅納米纖維用靜電紡絲法制備，纖維的長度為2?5微米，半徑120?170納米，納米纖維由平均粒徑為20納米的鐵酸鋅粒子構(gòu)成。以該材料作為敏感材料制成的旁熱式氣敏元件，在工作溫度為190℃時，元件對1000ppm丙酮達靈敏度達到13.5，對1ppm丙酮氣體的靈敏度達到1.15，并且對1?1000ppm丙酮氣體的響應(yīng)和恢復(fù)時間分別不超過25s。該元件在相同工作溫度下對1000ppm的乙醇、甲苯和三甲胺氣體的靈敏度均低于1.5，即對丙酮氣體有高氣敏選擇性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氣敏材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種對空氣中低濃度丙酮有較高靈敏度和高氣敏選擇性的鐵酸鋅納米纖維氣敏材料。

技術(shù)背景

丙酮是一種重要重要原料。丙酮對中樞神經(jīng)系統(tǒng)有抑制、麻醉作用，高濃度接觸對個別人可能出現(xiàn)肝、腎和胰腺的損害。我國規(guī)定工作作業(yè)場所和居住區(qū)空氣中丙酮的限值分別是400mg/m³(約168ppm)和0.8mg/m³(約0.34ppm)。丙酮也可以作為糖尿病診斷的標志物，正常人呼出氣體中丙酮濃度低于0.9ppm，而糖尿病患者呼出氣體中丙酮濃度在1.8-3.7ppm之間。目前測定空氣中乙酸濃度的方法主要采用氣相色譜法，該方法需要較昂貴的儀器設(shè)備，采樣分析需要耗費較長時間。

金屬氧化物氣體傳感器可以實現(xiàn)對丙酮等氣體的快速檢測，而且成本低廉。盧革宇等公開了(中國專利申請公布號CN 104155349A)一種In₂O₃-WO₃丙酮氣體傳感器,該傳感器可以檢測低濃度丙酮氣體，但是沒有提及材料的氣敏選擇性。魏琴等(中國專利申請公布號CN103115947A)公開了一種碳摻雜介孔金屬氧化物丙酮傳感器的制備方法，該傳感器可以檢測濃度1-5400ppm丙酮，但是該專利也沒有涉及氣敏選擇性。

在檢測丙酮氣體時，往往存在其它氣體如乙醇等，這會對檢測丙酮產(chǎn)生干擾。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于檢測空氣中丙酮氣體高氣敏選擇性的氣體敏感材料，以期提供一種快速檢測空氣中丙酮氣體濃度的方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的。

本發(fā)明提供了一種對丙酮氣體高氣敏選擇性的鐵酸鋅納米纖維氣敏材料，該材料組成是鐵酸鋅納米纖維，該納米纖維由平均粒徑為20納米的鐵酸鋅粒子構(gòu)成；該納米纖維的長度為2-5微米，半徑為120-170納米。

本發(fā)明中鐵酸鋅纖維的制備方法及過程是：將0.001摩爾Zn(NO₃)₂·6H₂O和0.002摩爾Fe(NO₃)₃·9H₂O攪拌溶解到8.235克二甲基甲酰胺(DMF)中，加入1.647克聚乙烯吡咯烷酮(PVP，分子量130000)，攪拌溶解，得到靜電紡絲用溶液。將溶液加入到醫(yī)用注射器中，針尖和收集鋁箔與高壓電源相連，電壓15-18kV，針尖在上，針尖與收集鋁箔之間距離13-15厘米，在重力和電場作用下，4小時后在鋁箔上收集鐵酸鋅纖維的前驅(qū)體，將前驅(qū)體在空氣中200℃干燥10分鐘，在馬弗爐中熱處理2小時，熱處理溫度480-520℃，升溫速率1℃/min。