[發明專利]一種基于聚合物復合薄膜的一氧化碳檢測方法及系統

在審

• 申請號: 202011484802.6
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112763548A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 張廣迪;楊帆;劉偉;倪娜
• 申請（專利權）人: 北京無線電計量測試研究所
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 張國虹

本發明公開一種基于聚合物復合薄膜的一氧化碳檢測方法及系統，包括：首先，制備碳納米管/聚合物的復合膜，作為氣體傳感器敏感薄膜，所述復合膜采用氣噴工藝均勻涂覆在電阻型氣體傳感器上，將涂覆了復合膜的電阻型氣體傳感器放入真空干燥箱中進行烘干處理，直到溶劑蒸發薄膜穩定，得到碳納米管/聚合物的復合膜；然后，提供一配氣系統和數據采集系統，將所述涂覆了復合膜的電阻型氣體傳感器固定在配氣系統測試腔中，然后配出待測氣體的濃度；最后，將具有所述濃度的待測氣體通入到所述測試腔中和所述復合膜充分接觸發生反應，得到復合膜的電阻變化數據，數據采集系統進行分析，以檢測出待測氣體。具有靈敏度高、選擇性好、抗干擾能力強的優點。

技術領域

本發明屬于氣體傳感器技術領域，涉及一種基于聚合物復合薄膜的一氧化碳檢測方法及系統。

背景技術

近些年來，大氣污染已經逐步受到了人們的廣泛關注，霧霾天氣的影響已經危及到了人類的正常生活；地下管線事故頻發，地下空間的有效利用和空間作業安全問題越來越受到人們的關注。所以，對大氣污染的控制和對各種有害氣體的時實監控刻不容緩，人類對大氣中污染物的預防提出了更高的要求。這也為氣體傳感器的研究和發展提出了更大的機遇和挑戰。許多研究的關注焦點都集中在了氣體傳感器的敏感材料上，尤其是有毒有害氣體，如一氧化碳(CO)、硫化氫(H2S)、氨氣(NH3)等。一氧化碳是一種無色、無味氣體，一但吸入人體內就會對人的健康產生非常嚴重的影響。它會結合血紅蛋白生成碳氧血紅蛋白，從而無法提供氧氣給身體組織，造成血缺氧。當一氧化碳濃度為667ppm時會使人體中約一半的血紅蛋白轉換為碳氧血紅蛋白，嚴重危及人的生命。因此，對一氧化碳的監測顯得尤其重要，研制出微型化、智能化、低成本、具有可靠選擇性和穩定性以及高靈敏度的一氧化碳傳感器勢在必行。

一氧化碳傳感器種類很多，通常是通過傳感器傳導系統接收到相應信號后，通過電極、光纖或質量敏感元件等轉換成電壓(電阻)、光強或頻率等變化形式，傳送到后面的系統進行放大或輸出，從而檢測出需要測量的物理量。目前，已經投入生產并使用的CO傳感器類型主要有：金屬氧化物半導體型、電化學固體電解質型和電化學高分子電解質型。

電阻型氣體傳感器的工作原理是：當氣體經過傳感器敏感材料表面會使材料的電阻值發生改變，從而來檢測待測氣體的濃度；非電阻型氣體傳感器是利用其他物理量或者器件特性來檢測的。而在這二者之中，電阻型傳感器又是使用最多、被研究最普遍的氣體傳感器。電阻型傳感器制作簡單、結構簡單、操作方便、靈敏度高、響應時間短、成本低，但同時也存在一些問題：選擇性和重復性較差、使用壽命短、抗腐蝕性較差、敏感機理較為復雜等。

因此，很有必要設計一種高靈敏度且穩定性好、有良好選擇性的一氧化碳傳感器。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于聚合物復合薄膜的一氧化碳檢測方法及系統，解決目前基于傳統氣敏薄膜的一氧化碳傳感器靈敏度低、選擇性不好、重復性差的問題。

有鑒于此，本發明提供一種基于聚合物復合薄膜的一氧化碳檢測方法，其特征在于，包括：

首先，制備碳納米管/聚合物的復合膜，作為氣體傳感器敏感薄膜，所述復合膜采用氣噴工藝均勻涂覆在電阻型氣體傳感器上，將涂覆了復合膜的電阻型氣體傳感器放入真空干燥箱中進行烘干處理，直到溶劑蒸發薄膜穩定，得到所述碳納米管/聚合物的復合膜；

然后，提供一配氣系統和數據采集系統，將所述涂覆了復合膜的電阻型氣體傳感器固定在配氣系統測試腔中，然后配出待測氣體的濃度；

最后，將具有所述濃度的待測氣體通入到所述測試腔中和所述復合膜充分接觸發生反應，得到復合膜的電阻變化數據，數據采集系統采集所述電阻變化數據，進行分析，以檢測出待測氣體的濃度。

進一步地，所述采用氣噴工藝均勻涂覆在電阻型氣體傳感器上，包括：

取1ml單壁碳納米管水分散液于10ml量筒中，加入超純水稀釋10倍，將溶液倒入燒杯中放入超聲清洗設備中超聲分散30分鐘；