[發(fā)明專利]鉑-碳量子點(diǎn)-四氰合鎳酸鈷三元雜化材料在氨傳感中的應(yīng)用及其制備方法和膜傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110342042.3
• 申請(qǐng)日: 2021-03-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113155911B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張冬至;戴昉納;羅雨薇;王興偉;宮禮坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（華東）
• 主分類(lèi)號(hào): G01N27/12
• 分類(lèi)號(hào): G01N27/12;C01C3/11;C01B32/15
• 代理公司: 山東易佰捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37326
• 代理人: 臧冰

本發(fā)明公開(kāi)了鉑?碳量子點(diǎn)?四氰合鎳酸鈷三元雜化材料在氨傳感中的應(yīng)用及其制備方法和膜傳感器，涉及納米氣體傳感器技術(shù)領(lǐng)域，以六水合硝酸鈷和四氰合鎳酸鉀為原料，制備二維氰基橋聯(lián)Co?Ni雜金屬納米片Co[Ni(CN)₄],以乙二胺四乙酸二鈉為前軀體煅燒得碳量子點(diǎn)，采用聚乙烯吡咯烷酮作為表面活性劑，制備PVP包裹的Pt NPs，并負(fù)載制備Pt/CQDs@Co[Ni(CN)₄]三元雜化薄膜傳感器。其所得傳感器氨傳感響應(yīng)速度快，響應(yīng)電導(dǎo)率高，在保持其高電導(dǎo)率的同時(shí)，提高其在室溫下的低濃度氣敏響應(yīng)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米氣體傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于二維超薄四氰合鎳酸鈷薄膜的鉑-碳量子點(diǎn)-四氰合鎳酸鈷三元雜化材料氨氣傳感器制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中的配位聚合物(Coordination Polymers,CPs)由于其大的比表面積和能夠調(diào)節(jié)的孔徑大小，近幾年來(lái)在世界范圍內(nèi)引起了廣泛的關(guān)注。并且，在石墨烯、層狀碳化硅等二維納米材料的研究熱潮下，二維配位聚合物因其不僅具有與其他二維材料相通的二維傳導(dǎo)特性，還具有先天的設(shè)計(jì)便利性，在傳感器領(lǐng)域獲得廣泛研究。然而，配位聚合物與常規(guī)共價(jià)聚合物不同。將各配體與受體相結(jié)合的配位共價(jià)鍵極性較強(qiáng)，配位聚合物在生長(zhǎng)過(guò)程中更傾向于生成三維晶體，從而無(wú)法直接長(zhǎng)成二維薄膜而應(yīng)用于器件中。

二維配位聚合物在NH₃氣體傳感方面現(xiàn)有技術(shù)并未詳細(xì)研究。而純?nèi)S配位聚合物傳感器又具有電導(dǎo)率差、容易將金屬或其他活性位點(diǎn)包覆、掩埋等缺點(diǎn)，限制了其在NH₃氣體檢測(cè)中的應(yīng)用。成分調(diào)整是補(bǔ)償配位聚合物感應(yīng)材料導(dǎo)電率不足的有效手段。然而，在傳感材料領(lǐng)域木桶效應(yīng)是影響傳感器整體性能的主要因素。在合成中添加其他助劑或改性材料容易產(chǎn)生材料缺陷。單純后期物理添加又容易導(dǎo)致材料分布不均，從而影響傳感性能。

本發(fā)明通過(guò)一步法熱解合成尺寸均一的富羧基碳量子點(diǎn)(CQDs)，并制備分布均勻的CQDs@Co[Ni(CN)₄]復(fù)合薄膜，于其上再制備Pt改性的多元雜化材料，以期改善其檢測(cè)性能。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明致力于對(duì)二維氰基橋聯(lián)Co-Ni雜金屬納米片的響應(yīng)特性進(jìn)行調(diào)節(jié)，在保持其高電導(dǎo)率的同時(shí)，提高其在室溫下的氣敏響應(yīng)性能。提供了一種基于二維超薄四氰合鎳酸鈷薄膜的三元雜化材料氨氣傳感器制備方法，所得傳感器具有良好的響應(yīng)敏感性，氨傳感響應(yīng)速度快，響應(yīng)電導(dǎo)率高，恢復(fù)時(shí)間短，明顯優(yōu)于三維材料膜。

本發(fā)明由此提供一種鉑-碳量子點(diǎn)-四氰合鎳酸鈷三元雜化材料氨氣傳感器制備方法，

①以六水合硝酸鈷和四氰合鎳酸鉀為原料，采用聚乙烯吡咯烷酮作為表面活性劑，檸檬酸鈉作為控制劑，在兩者共同作用下制備二維氰基橋聯(lián)Co-Ni雜金屬納米片；

②以乙二胺四乙酸二鈉(簡(jiǎn)稱EDTA-2Na)為前軀體，在N₂或惰性氣氛下200-300℃煅燒，升溫速率1-5℃/min，煅燒時(shí)間1-3h；產(chǎn)物分散于水并超聲后，通過(guò)離心過(guò)濾，透析除雜，得碳量子點(diǎn)(簡(jiǎn)稱CQDs)；將Co[Ni(CN)₄]溶液與合成的CQDs溶液，持續(xù)攪拌混合，后通過(guò)離心收集所得CQDs@Co[Ni(CN)₄]納米片，用CH₃OH洗滌分散備用；

③將聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解在乙醇中，逐滴加入氯鉑酸(H₂PtCl₆)水溶液；室溫下攪拌2-5分鐘后，將溶液在在80-98℃下回流3h，合成PVP包裹的鉑納米粒子(Pt NPs)；合成后得Pt NPs溶液，備用；