[發(fā)明專利]一種基于聚合物納米纖維與有機(jī)酞菁銅溶液的NO2

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110026680.4
• 申請(qǐng)日: 2021-01-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112553895A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王麗娟;王璐;曾玲君;劉暢;朱陽(yáng)陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): D06M13/503
• 分類號(hào): D06M13/503;D01F6/14;G01N27/00;D06M101/24
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明是一種基于聚合物納米纖維與有機(jī)酞菁銅溶液的NO₂氣體傳感器的制備方法，利用靜電紡絲技術(shù)，在SiO₂/Si襯底片（1）上沉積聚乙烯醇納米纖維（2），用膠頭滴管吸取酞菁銅溶液（3），滴在聚乙烯醇納米纖維（2）上，后在臺(tái)式勻膠機(jī)（4）上進(jìn)行旋涂，使酞菁銅溶液（2）均勻分布在聚乙烯醇納米纖維（2）上，經(jīng)烘干使溶劑徹底揮發(fā)，最終得到聚乙烯醇納米纖維與有機(jī)酞菁銅復(fù)合的立體有機(jī)半導(dǎo)體層（5），在有機(jī)半導(dǎo)體層（5）上蒸鍍金叉指電極，得到目標(biāo)NO₂氣體傳感器。采用該法制備的NO₂氣體傳感器，在醫(yī)療電子、環(huán)境監(jiān)測(cè)和可穿戴等柔性傳感領(lǐng)域都有著良好的應(yīng)用前景，極大地?cái)U(kuò)大了有機(jī)酞菁材料的應(yīng)用范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于聚合物納米纖維與有機(jī)酞菁銅溶液的NO₂氣體傳感器的制備方法，屬于有機(jī)氣體傳感器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

酞菁材料是一類具有高應(yīng)用價(jià)值的有機(jī)半導(dǎo)體材料，對(duì)濃酸、濃堿和高溫有出色的穩(wěn)定性，因?yàn)槠涔怆妼?dǎo)性、氣敏特性以及光伏效應(yīng)在氣體傳感器、太陽(yáng)能電池、有機(jī)發(fā)光二極管等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。但是由于酞菁材料本身物理性質(zhì)比較穩(wěn)定，難于溶液加工處理，因此限制了酞菁材料在柔性傳感器件中的進(jìn)一步應(yīng)用。

基于有機(jī)薄膜晶體管的傳感器的感測(cè)機(jī)制可以描述為兩個(gè)階段。首先，環(huán)境中的NO₂分子被吸附到有機(jī)半導(dǎo)體層的表面上。隨后，NO₂分子與有機(jī)半導(dǎo)體層結(jié)合并形成電荷載流子陷阱和電場(chǎng)中無(wú)序的感應(yīng)，從而導(dǎo)致輸出電流、遷移率衰減和閾值電壓的變化。如果通過(guò)適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)方法，調(diào)整并加大有機(jī)半導(dǎo)體層的比表面積，可以增加NO₂分子與有機(jī)半導(dǎo)體層接觸的機(jī)會(huì)，進(jìn)而提升基于有機(jī)薄膜晶體管的傳感器性能。

本發(fā)明采用溶液旋涂法，將酞菁銅溶液旋涂在帶有聚合物納米纖維支架的SiO₂/Si襯底上，在其上蒸鍍金電極，從而得到了具有高比表面積的基于酞菁銅有機(jī)半導(dǎo)體氣敏層的NO₂氣體傳感器。該NO₂氣體傳感器的制備采用溶液法，使得酞菁材料應(yīng)用于柔性傳感成為可能，在醫(yī)療電子、環(huán)境監(jiān)測(cè)和可穿戴等領(lǐng)域都有著良好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是一種基于聚合物納米纖維與有機(jī)酞菁銅溶液的NO₂氣體傳感器的制備方法，采用該法制備的NO₂氣體傳感器，在醫(yī)療電子、環(huán)境監(jiān)測(cè)和可穿戴等柔性傳感領(lǐng)域都有著良好的應(yīng)用前景，極大地?cái)U(kuò)大了有機(jī)酞菁材料的應(yīng)用范圍。

該氣體傳感器主要采用溶液旋涂法制備，如圖1和圖2所示，利用靜電紡絲技術(shù)，在SiO₂/Si襯底片（1）上沉積聚乙烯醇納米纖維（2），用膠頭滴管吸取酞菁銅溶液（3），滴在聚乙烯醇納米纖維（2）上，后在臺(tái)式勻膠機(jī)（4）上進(jìn)行旋涂，使酞菁銅溶液（2）均勻分布在聚乙烯醇納米纖維（2）上，經(jīng)烘干使溶劑徹底揮發(fā)，最終得到聚乙烯醇納米纖維與有機(jī)酞菁銅復(fù)合的立體有機(jī)半導(dǎo)體層（5），在有機(jī)半導(dǎo)體層（5）上蒸鍍金叉指電極，得到目標(biāo)NO₂氣體傳感器。

附圖說(shuō)明

圖1 基于聚合物納米纖維與有機(jī)酞菁溶液的NO₂氣體傳感器的制備示意圖。

圖2 聚合物納米纖維與有機(jī)酞菁溶液的NO₂氣體傳感器的有機(jī)半導(dǎo)體層的偏光顯微鏡照片。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明是一種基于聚合物納米纖維與有機(jī)酞菁銅溶液的NO₂氣體傳感器的制備方法，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如圖1和圖2所示：

a）利用靜電紡絲技術(shù)，在SiO₂/Si襯底片（1）上沉積聚乙烯醇納米纖維（2），直流電壓設(shè)置為15 kV，紡絲時(shí)間設(shè)置為25 s。

b）稱取0.12 g 酞菁銅粉末，加入3 ml 三氟乙酸做溶劑，超聲20 min得到均一的酞菁銅溶液（3）。