[發(fā)明專利]一種GO-MOF復(fù)合材料和二甲胺QCM傳感器及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110593089.7
• 申請(qǐng)日: 2021-05-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113325036A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐溢;侯立威;陳李;王力
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/00
• 分類號(hào): G01N27/00;C08G83/00
• 代理公司: 重慶華科專利事務(wù)所 50123
• 代理人: 吳興偉

本發(fā)明屬于二甲胺氣體檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種GO?MOF復(fù)合材料和二甲胺QCM傳感器及其制備方法。本發(fā)明要解決的問(wèn)題是現(xiàn)有的二甲胺傳感器敏感性低。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種GO?MOF復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：將有機(jī)配體、稀土金屬硝酸鹽、輔助連接劑、DMF、H₂O、硝酸和氧化石墨烯混合，分散均勻；105～130℃反應(yīng)24～72h；冷卻、過(guò)濾、風(fēng)干；無(wú)水DMF洗滌，乙醇置換出空隙中的DMF溶劑；真空干燥即可。還進(jìn)一步在此基礎(chǔ)上制備得到了基于GO?MOF復(fù)合敏感膜的二甲胺QCM傳感器。本發(fā)明中采用GO?MOF復(fù)合材料作為敏感膜，QCM作為轉(zhuǎn)化器件，構(gòu)建一種對(duì)二甲胺氣體的高效傳感器，具有響應(yīng)快、選擇性好、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于二甲胺氣體檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種GO-MOF復(fù)合材料和二甲胺QCM傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)

二甲胺(DMA)是一種廣泛用于藥物、染料、殺蟲(chóng)劑和橡膠硫化促進(jìn)劑、火箭推進(jìn)劑等的化合物，其在高濃度有類似氨的氣味，低濃度的有爛魚(yú)惡臭味的氣體(沸點(diǎn)7℃)，對(duì)人的皮膚、眼睛和呼吸道有強(qiáng)烈的刺激作用，過(guò)量暴露或吸入會(huì)對(duì)人體造成極大危害。在各類化工生產(chǎn)中二甲胺氣體被確定為典型的環(huán)境氣體污染物(GB4554-93)，規(guī)定其最高允許排放濃度為5mg/m³。目前，對(duì)二甲胺的檢測(cè)分析方法主要有色譜檢測(cè)法、質(zhì)譜直接檢測(cè)法、光譜分析法、犬類嗅覺(jué)系統(tǒng)和傳感器檢測(cè)法，但是這些方法操作繁瑣、耗時(shí)長(zhǎng)、分析檢測(cè)滯后性、樣品預(yù)處理及檢測(cè)程序復(fù)雜等缺點(diǎn)。由于缺乏適合的敏感膜能高靈敏和高選擇性對(duì)二甲胺產(chǎn)生響應(yīng)，目前采用傳感監(jiān)測(cè)的方法進(jìn)行二甲胺的高效檢測(cè)目前還鮮有報(bào)道。

相關(guān)研究顯示，目前二甲胺傳感器多為基于納米敏感膜的半導(dǎo)體傳感器件，其存在檢測(cè)靈敏度低、工作溫度高，存在交叉敏感等問(wèn)題。金屬有機(jī)骨架(Metal-OrganicFrameworks，MOFs)材料是一類具有周期性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的晶態(tài)多孔材料，具有孔隙率高、比表面積大、孔徑可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，在氣體傳感領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。目前研究已顯示MOFs對(duì)多種VOCs具有良好的親和和吸附能力，如HKUST-1、MOF-5、MIL-101、ZIF-8等。但MOFs材料選擇性較差，大大限制了其在傳感檢測(cè)中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問(wèn)題是現(xiàn)有的二甲胺傳感器敏感性低。

本發(fā)明的技術(shù)方案是一種氧化石墨烯-金屬有機(jī)框架(GO-MOF)復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟(1)、將有機(jī)配體、稀土金屬硝酸鹽、輔助連接劑、DMF、H₂O、硝酸和氧化石墨烯混合，分散均勻，得到合成母液；

步驟(2)、105～130℃反應(yīng)24～72h；冷卻、過(guò)濾、風(fēng)干；無(wú)水DMF洗滌，乙醇置換出空隙中的DMF溶劑；真空干燥即可。

進(jìn)一步的，氧化石墨烯添加量為稀土金屬硝酸鹽質(zhì)量的1～20％，稀土金屬硝酸鹽是有機(jī)配體摩爾量的1～3倍，輔助連接劑是有機(jī)體配體摩爾量的5～20倍。

具體的，所述有機(jī)配體為1,4-萘二甲酸。

其中，所述稀土金屬為Eu、Y或Tb。

進(jìn)一步的，所述輔助連接劑為2-氟苯甲酸、2-氟-4-硝基苯甲酸或2-氨基-4-氟苯甲酸。

其中，所述真空干燥為在150℃下真空干燥12h。

本發(fā)明還提供所述方法制備得到的GO-MOF復(fù)合材料。

本發(fā)明還進(jìn)一步提供了一種基于GO-MOF復(fù)合敏感膜的二甲胺QCM傳感器的制備方法，包括如下步驟：

(1)將有機(jī)配體、稀土金屬硝酸鹽、輔助連接劑、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、H₂O、硝酸和氧化石墨烯混合，分散均勻，得到合成母液；