[發明專利]一種高靈敏度酒敏材料的制備方法

在審

• 申請號: 201910539830.4
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110308184A
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 冉圳
• 申請（專利權）人: 冉圳
• 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

本發明涉及一種高靈敏度酒敏材料的制備方法，屬于傳感器技術領域。本發明以鈦酸四丁酯為鈦源，銀粉為摻雜物，通過溶膠?凝膠法制備復合溶膠，形成具有三維網絡結構的凝膠，凝膠經干燥、燒結、固化等步驟制得具有納米結構的二氧化鈦，分散性好且純度高；本發明以氧化鋅和二氧化鈦粉末作為原料，二氧化鈦在環境溫度為200到500攝氏度時，半導體陶瓷型酒敏材料表面會吸附空氣中的氧；元件接觸乙醇后電阻升高，靈敏度迅速增大，響應較快；在其靈敏度穩定一段時間后，元件脫離乙醇氣體，電阻下降，靈敏度隨之迅速下降，響應?恢復特性明顯，響應?恢復特性較好；且在存放數月后，對乙醇仍具有較高的氣敏性能，顯示出良好的穩定性。

技術領域

本發明涉及一種高靈敏度酒敏材料的制備方法，屬于傳感器技術領域。

背景技術

在現代工農業及信息技術飛速發展的今天，氣體傳感器被應用于環境保護、食品安全、交通運輸和日常生活等領域，用于對有毒有害、易燃易爆氣體的檢測與預報。環境污染是21世紀最為嚴峻的課題之一，不論是水污染還是空氣污染，都對人類的健康帶來巨大的威脅。各種各樣的有毒有機污染物是環境污染的元兇，它們來自于工業生產和人們的日常生活，大量的工業廢水被直接排放到河流、湖泊中，這些有毒的工業廢水對環境系統、水生態系統和人類健康帶來巨大危害。在各種各樣的有機污染物中，酒精是最常見的有機物，它給人們生活帶來方便的同時，也帶來了環境污染，因此實現對酒精的檢測是一項重要的研究任務。酒敏傳感技術應運而生，酒敏傳感器成為傳感領域的研究熱點，這就需要大量響應速度快、靈敏度高、選擇性好的酒敏傳感器。隨著人們生活水平的提高，機動車的數量越來越多，酒后駕車有著巨大的安全隱患，特別是新交規的出臺，加大了酒后駕車的懲處力度，因此對酒精的檢測變得越來越重要；從目前情況看，交通部門對司機飲酒檢測用高質量乙醇氣體傳感器需求很大。

在經濟飛速發展的今天，空氣質量的問題仍然是許多國家的一個主要問題，我們的健康需要一個能夠提供清新空氣的環境。另外，人的鼻子作為一個高度先進的傳感系統，雖然可以區分很多種的氣味（氣體），但在一定條件下，低濃度瓦斯或無味氣體卻不能被感覺到。因此迫切的需求支持或替代人類鼻子的電子鼻，用于檢測有毒、有害氣體。目前，雖然有各種各樣的氣體檢測設備被用于過程控制和實驗室分析，仍然需要具有高靈敏度、高選擇性和快速響應速度的高性能氣體傳感器，來改善氣體檢測的整體水平。

酒精作為一種常見的有機物，廣泛存在于人們的生活環境中，乙醇的存在對人們的生產生活帶來了巨大便利的同時也帶來很多的危害。尤其是近年來，因酒后駕車造成的交通事故頻繁發生。目前，酒敏傳感器被廣泛地應用于環境保護、食品安全、交通安全等領域。因此，開發靈敏度高、選擇性好、攜帶方便、功耗低的酒敏傳感器具有重要的意義。一維金屬氧化物納米材料不僅具有比表面積大、形貌可控性強、不同的環境條件下熱穩定性好等特點，而且可以通過貴金屬或氧化物摻雜，進一步提高其酒敏特性，已經成為國內外氣體傳感領域的研究熱點之一。靜電紡絲技術由于其結構簡單、操作方便，通過改變紡絲條件來控制材料的形貌等優點，使其在制備一維納米纖維材料方面有著獨特的優勢。利用靜電紡絲技術，制備基于一維金屬氧化物納米材料的酒敏傳感器具有重要的研究意義和應用價值。

目前主要有三種類型酒敏傳感器，分別是聚合物酒敏傳感器、陶瓷酒敏傳感器、金屬氧化物半導體酒敏傳感器。其中，金屬氧化物半導體酒敏傳感器因其具有生產成本低、尺寸小和測量電路簡單等優點，有廣闊的應用前景。目前研究較多的酒敏材料有金屬氧化物半導體材料和復合金屬氧化物材料。由于金屬氧化物半導體的氣敏性能受材料表面形態和結構的影響較大，材料尺寸和薄膜厚度成為影響酒敏器件敏感性能的主要因素。近年來，隨著新型納米材料的迅速發展，基于納米材料的酒敏傳感器成為一個新的研究方向。一維納米材料由于其大的比表面積、良好化學和熱穩定性，引起眾多科研工作者的興趣，將其應用于酒敏傳感器的開發。

納米技術的發展促進了金屬氧化物氣敏材料和氣體傳感器的發展，然而，基于納米結構的氣敏材料在實際應用中還有許多不足之處，總結起來有以下幾個方面：