[發明專利]TiO2

在審

• 申請號: 202011129745.X
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112229879A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 何邕;鄺德琳;胡偉;郭學政;孫霞;伍志林;熊戀;周楊洋
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 李鵬

本發明提供一種TiO₂?Ti₃C₂T_x復合薄膜氣體傳感器及其制備方法和用途，包括TiO₂?Ti₃C₂T_x復合薄膜氣體傳感元件，所述TiO₂?Ti₃C₂T_x復合薄膜氣體傳感元件包括具有氧化鋁陶瓷基底層的叉指電極和TiO₂?Ti₃C₂T_x敏感材料層，TiO₂?Ti₃C₂T_x敏感材料涂覆在所述叉指電極表面，所述的TiO₂?Ti₃C₂T_x敏感材料層通過在二維Ti₃C₂T_x納米材料上原位生長TiO₂納米顆粒所制得的。本發明以二維Ti₃C₂本身為鈦源，通過一步水熱法合成了具有規則形貌的TiO₂?Ti₃C₂T_x納米復合材料，制備過程較環保簡單，是一種設備投資小，工藝流程簡單的二維半導體制備方案。本發明的TiO₂?Ti₃C₂T_x傳感器，由于材料間有效的協同作用，TiO₂?Ti₃C₂T_x傳感器對測試氣體的氣敏性能均表現出增強的響應。

技術領域

本發明涉及氣體識別和復合納米材料技術領域，具體涉及一種TiO₂-Ti₃C₂T_x復合薄膜氣體傳感器及其制備方法和用途。

背景技術

近年來，通過分析檢測人類呼出氣中的揮發性有機化合物(VOCs)，實現對早期的非侵入式疾病的診斷引起了廣泛的關注。已有許多研究報道支持這種無創檢測疾病方法。其中，肺癌是導致癌癥死亡的主要原因。肺癌在早期沒有特殊癥狀，因此患者通常在中晚期才發現肺癌，錯過了最佳治療期。因此，通過呼吸氣實現肺癌患者的早期診斷是十分有必要的，它可以為患者提供更多的治療機會。

醛酮類揮發性有機物氣體是肺癌等疾病的典型標志物。據報道，肺癌患者的血液，尿液和呼吸等生物樣品中的己醛、壬醛、癸醛等VOCs的濃度明顯高于健康個體。因此，醛酮類VOCs可以被認為是區別于健康人的肺癌生物標志物之一。然而，如己醛作為揮發性生物標志物存在于生物樣品中，其濃度在皮摩爾至微摩爾的范圍內，低濃度導致傳感器難以準確檢測到己醛氣體。醛酮類揮發性有機物氣體還是塑料化工產業、室內裝修、車內裝飾等過程產生常見的空氣污染物，對人體有很大的危害。因此，開發對醛酮類揮發性有機物氣體具有高靈敏度和高選擇性的氣體傳感器十分必要。

目前，傳統的金屬氧化物半導體材料已廣泛用于氣體傳感領域。然而，由于高工作溫度導致大多數金屬氧化物半導體傳感器功耗很高，極大地限制了它們在可穿戴等低功耗傳感設備上的應用。因此，探索具有優異的室溫感測能力的新型氣敏材料具有重要意義。

MXenes是于2011年發現的新型二維材料族，一類具有二維層狀結構的金屬碳化物和金屬氮化物材料。與其他2D材料(例如石墨烯，黑磷和MoS₂)相比，MXenes具有超高的信噪比、高導電率、大表面積和豐富的官能團的特點。因此，這些優點使之成為氣敏領域的理想材料的候選者。