[發(fā)明專利]一種在室溫下對甲苯高氣敏選擇性和低檢出限的復(fù)合氣敏材料

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011275979.5
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112362702B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 儲向峰;吳海燕;董永平;白林山
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N27/18
• 分類號: G01N27/18
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34153
• 代理人: 王林

本發(fā)明公開一種在室溫下對甲苯高氣敏選擇性和低檢出限的復(fù)合氣敏材料，屬于氣敏材料技術(shù)領(lǐng)域。所述復(fù)合氣敏材料是g?C₃N₄?CuGaO₂，其由微小的CuGaO₂粒子附著在g?C₃N₄納米片上構(gòu)成；所述復(fù)合氣敏材料通過水熱法制備，g?C₃N₄和CuGaO₂的物質(zhì)的量比為0.1～1.0:1。以該材料作為敏感材料制成的旁熱式氣敏元件，在室溫下，元件對100ppm甲苯靈敏度達到20?28，對100ppm甲苯的響應(yīng)和恢復(fù)時間不超過200s，并且在相同的工作溫度下對100ppm乙醇、乙酸、三甲胺、丙酮、乙醛、甲醛、氨氣和苯的靈敏度均低于3.0，對甲苯檢測限低至0.01ppm。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氣敏材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種對甲苯在室溫下高氣敏選擇性和低檢出限的g-C₃N₄-CuGaO₂復(fù)合氣敏材料。

背景技術(shù)

甲苯是室內(nèi)裝修和化工生產(chǎn)過程中釋放出來的有毒有害氣體之一，人類如果經(jīng)常接觸甲苯可能會引起頭痛、頭暈和昏迷等不良癥狀，甚至嚴重損害腎臟。人呼出氣體中也含有甲苯，正常人呼出氣中甲苯濃度在5-20ppb之間，而肺癌病人呼出氣中甲苯濃度在20-30ppb之間。因此，檢測低濃度甲苯對于環(huán)境檢測和肺癌輔助診斷有非常重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于在室溫檢測空氣中甲苯的高靈敏度、高選擇性和低檢出限的氣體敏感材料，該材料可以消除乙醇、乙酸、三甲胺、丙酮、乙醛、甲醛、氨氣和苯等對檢測甲苯的干擾，提供一種快速檢測空氣中甲苯氣體濃度的材料。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的。

本發(fā)明提供了一種在室溫下對甲苯高氣敏選擇性和低檢出限的復(fù)合氣敏材料，該復(fù)合氣敏材料是g-C₃N₄-CuGaO₂，其由微小的CuGaO₂粒子附著在g-C₃N₄納米片上構(gòu)成；所述復(fù)合氣敏材料通過水熱法制備，g-C₃N₄和CuGaO₂的物質(zhì)的量比為0.1～1.0∶1。

所述復(fù)合氣敏材料對100ppm甲苯靈敏度達到20-28，對100ppm甲苯的響應(yīng)和恢復(fù)時間不超過200s，并且在相同的工作溫度下對100ppm乙醇、乙酸、三甲胺、丙酮、乙醛、甲醛、氨氣和苯的靈敏度均低于3.0；該復(fù)合氣敏材料對甲苯檢測限低至0.01ppm。

本發(fā)明同時提供了上述復(fù)合氣敏材料的水熱法制備方法，具體包括如下步驟：

(1)在N₂氛圍中將三聚氰胺放于管式爐中，以2℃/min的升溫速率加熱到550℃，并保溫4h，得到橙黃色C₃N₄粉體，研磨備用；取上述C₃N₄粉體放于燒杯中，再往燒杯中加入濃硫酸，室溫下攪拌，使C₃N₄在濃硫酸中充分剝離；然后將混合溶液倒入去離子中，進行超聲分散，再反復(fù)離心洗滌直至溶液pH為中性，干燥，獲得g-C₃N₄納米片。

(2)分別稱取等摩爾的Cu(NO₃)₂·3H₂O、Ga(NO₃)₃·9H₂O，加入到裝有去離子水的燒杯中，再量取乙二醇(EG)加入到燒杯中，攪拌均勻得混合液。