[發明專利]耐腐蝕性的硫化氫氣敏材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010134862.9
• 申請日: 2020-02-29
• 公開（公告）號: CN113325039B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 袁志好;張健毓;齊高璨
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 天津賽凌知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 12270
• 代理人: 李蕊

本發明公開了一種耐腐蝕性的硫化氫氣敏材料及其制備方法和應用，耐腐蝕性的硫化氫氣敏材料包括：氧化鋅納米棒以及在該氧化鋅納米棒表面修飾的蜜勒胺薄層，其制備方法為將氧化鋅納米棒的陣列浸泡到90～95℃的飽和三聚氰胺水溶液中1～4h，干燥，于380～480℃煅燒4～5h即可。本發明的硫化氫氣敏材料能夠對低至ppb級的硫化氫氣體進行有效檢測，硫化氫氣敏材料經過10ppm的HCl氣體、SO₂氣體和/或NH₃氣體腐蝕后，仍然能夠對硫化氫氣體進行可重復性測試。

技術領域

本發明屬于氣體傳感器技術領域，具體來說涉及一種耐腐蝕性的硫化氫氣敏材料及其制備方法和應用。

背景技術

硫化氫是日常生活中經常能夠接觸到的有毒有害氣體，是一種常見的空氣污染物，標準狀況下是一種無色、有臭雞蛋氣味的氣體，能溶于水，易溶于醇類、石油溶劑和原油。硫化氫的來源主要有：石油、天然氣、火山氣等天然物的成分；某些化學反應和蛋白質被微生物自然分解的產物；一些工業生產過程的副產物；沼澤地、溝渠、下水道、隧道、垃圾坑、生活廢水池。硫化氫是劇毒性氣體，對人體會造成嚴重的危害。在低濃度時可對人眼、中樞神經系統、呼吸系統造成損害。人體暴露于極高濃度硫化氫氣體時，可在數秒鐘內突然昏迷、呼吸驟停，很快出現急性中毒，呼吸加快后呼吸麻痹而死亡。硫化氫性質活潑，具有較強的還原性。此外，硫化氫為易燃氣體，與空氣混合形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能發生爆炸。因此，在低溫20～40℃下對硫化氫進行及時有效的檢測具有重要意義。

氧化鋅作為一種性能優異的氣敏材料，得到了廣泛的研究。目前，一些氣敏材料只能在較高的溫度下對硫化氫氣體進行檢測，不能夠在低溫20～40℃下進行檢測，但是較高的工作溫度帶來高能耗和安全隱患。例如：氧化鋅在室溫20～25℃下檢測硫化氫氣體時，由于兩者之間可以發生不可逆的化學反應，使得氣敏響應曲線不能夠恢復到基線，無法滿足對硫化氫氣體穩定的檢測，嚴重的影響了氣體傳感器的應用。

為改善這種情況，已有各種研究工作探索進行表面薄膜修飾，如有機物、硫化物、氧化物等，但是目前表面修飾材料在環境中存在耐候性差問題，如酸堿等。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種耐腐蝕性的硫化氫氣敏材料。

本發明的另一目的在于提供一種上述硫化氫氣敏材料的制備方法。

本發明的另一目的在于提供一種上述制備方法在提高氣敏材料抗腐蝕性中的應用。

本發明的另一目的在于提供一種上述硫化氫氣敏材料在降低氣敏材料對氣體檢測溫度中的應用。

本發明的目的是通過下述技術方案予以實現的。

一種耐腐蝕性的硫化氫氣敏材料，包括：氧化鋅納米棒以及在該氧化鋅納米棒表面修飾的蜜勒胺薄層，所述蜜勒胺薄層的厚度為0.5～10nm，氧化鋅納米棒的直徑為60～100nm，長度為1～1.6μm。

上述硫化氫氣敏材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將乙酸鋅和無水乙醇混合，于90～100℃加熱以使乙酸鋅完全溶解，冷卻至室溫20～25℃，再加入氫氧化鋰，超聲1～2h，抽濾，獲得濾液為氧化鋅溶膠；將氧化鋅溶膠與無水乙醇混合，于80～85℃加熱至氧化鋅溶膠變為乳白色，靜置24～48h，獲得上層清液為稀釋后氧化鋅溶膠；在基底上涂覆稀釋后氧化鋅溶膠，干燥，在基底上形成厚度為50～200nm的薄膜為氧化鋅晶種層，其中，按物質的量計，乙酸鋅和氫氧化鋰的比為1：(1.5～2)；

在所述步驟1)中，所述基底為玻璃、陶瓷或叉指電極。

在所述步驟1)中，通過浸漬提拉法在基底上涂覆稀釋后氧化鋅溶膠。

在所述步驟1)中，所述干燥的溫度為60～80℃，所述干燥的時間為3～20min。