[發明專利]可用于低濃度二氧化氮的克酮酸菁聚合物傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 202011105313.5
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112268936B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 路建美;賀競輝
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫周強;陶海鋒

本發明公開了可用于低濃度二氧化氮的克酮酸聚合物傳感器及其應用，公開了基于含共軛雙離子結構的聯苯二胺基克酮酸菁聚合物的二氧化氮電阻式傳感器；公開的基于含共軛雙離子結構的聯苯二胺基克酮酸菁聚合物的二氧化氮傳感器包括叉指電極以及覆于叉指電極上的鍍膜材料；鍍膜材料為含共軛雙離子結構的聯苯二胺基克酮酸菁聚合物，顯示出對二氧化氮的優異的傳感選擇性，并且該傳感器可在高溫高濕下穩定工作，其最低檢測限低至20 ppb，響應/回復時間為218 s/114 s；同時基于含共軛雙離子結構的聯苯二胺基克酮酸菁聚合物的二氧化氮傳感器具有優異的選擇性，可以有效排除其他氣體的干擾。

技術領域

本發明屬于有機半導體器件技術領域，具體涉及可用于低濃度二氧化氮的克酮酸菁聚合物傳感器及其制備方法和用途。

背景技術

二氧化氮(NO₂)是一種無色有刺激性氣味的氣體，而且即使在非常低的濃度下對人體也有傷害。NO₂吸入初期僅有輕微的眼及上呼吸道刺激癥狀，如咽部不適、干咳等，在濃度超過1 ppm時還會威脅人類的呼吸系統。長期處于ppm級別的NO₂氛圍下會導致呼吸道疾病，如支氣管炎、呼吸窘迫、肺氣腫甚至會引發心臟病。肺水腫消退后兩周左右可出現遲發性阻塞性細支氣管炎。環境保護署(EPA)制定的標準空氣質量標準為NO₂的濃度極限為不高于53ppb。此外，NO₂還是主要的環境污染物，會帶來酸雨和光化學煙霧，造成地表水的酸化，富營養化（由于水中富含氮、磷等營養物藻類大量繁殖而導致缺氧）以及增加水體中有害于魚類和其它水生生物的毒素含量。同時，NO₂還有一定的慢性危害：主要表現為神經衰弱綜合征及慢性呼吸道炎癥。個別病例出現了肺纖維化，引起牙齒酸蝕癥。

現有技術公開了稠環方酰胺聚合物二氧化氮傳感器及其制備方法和用途。清潔基板，并將叉指電極固定在所述基板上；稱取稠環方酰胺聚合物分散在乙醇中，然后均勻刷涂至已經洗凈烘干的叉指電極上，隨后將刷好的器件在烘箱內干燥，得到稠環方酰胺聚合物二氧化氮傳感器。但是現有有機傳感材料受溫度影響較大，無法在高溫工作。

發明內容

針對上述情況，本發明采用一種在聯苯二胺基克酮酸菁聚合物表面來制備二氧化氮傳感器，并且通過在不同濃度的二氧化氮下觀察傳感器的電流變化來檢測不同濃度二氧化氮。本發明的二氧化氮傳感器在對二氧化氮的檢測限能達到20 ppb。并且傳感器制作方便，價格低廉，穩定性好。

本發明公開了一種可用于低濃度二氧化氮的克酮酸菁聚合物傳感器，包括叉指電極以及覆于叉指電極上的聯苯二胺基克酮酸菁聚合物膜；所述聯苯二胺基克酮酸菁聚合物的化學結構式如下：

其中，n為20~50。

本發明可用于低濃度二氧化氮的克酮酸菁聚合物傳感器包括叉指電極和鍍膜材料，還包括基板；所述鍍膜材料為上述聯苯二胺基克酮酸菁聚合物，其被刷涂在所述叉指電極上，并且其厚度為20~50 μm。

本發明還公開了上述可用于低濃度二氧化氮的克酮酸菁聚合物傳感器的制備方法，包括如下步驟：將聯苯二胺基克酮酸菁聚合物溶液刷涂在叉指電極上，于室溫下放置，清除溶劑后，于50~80℃干燥0.5~2小時，得到可用于低濃度二氧化氮的克酮酸菁聚合物傳感器電極。

上述技術方案中，叉指電極固定在基板上；將聯苯二胺基克酮酸菁聚合物溶解于溶劑中，得到聯苯二胺基克酮酸菁聚合物溶液；刷涂通過刷涂筆來完成；干燥通過真空烘箱來完成。

上述技術方案中，按照聯苯二胺基克酮酸菁聚合物:溶劑=1∶400~600的重量比將聯苯二胺基克酮酸菁聚合物溶解于溶劑中，使其分散均勻，得到聯苯二胺基克酮酸菁聚合物溶液；將聯苯二胺基克酮酸菁聚合物溶液刷涂在叉指電極上，于室溫下放置，清除溶劑后，于50~80℃干燥0.5~2小時，得到可用于低濃度二氧化氮的克酮酸菁聚合物傳感器電極。