[發明專利]基于金修飾富含氧空位二氧化錫的DMMP傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 202110597879.2
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113325041B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 劉森;楊志民;張彤;費騰
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉世純;王恩遠

一種具有氣敏響應特性的金修飾富含氧空位二氧化錫納米材料的電阻型DMMP傳感器及其制備方法，屬于氣體傳感器技術領域。該傳感器為管式結構，由外表面帶有兩條平行且彼此分立的環狀Au電極Al₂O₃陶瓷管襯底、涂覆在陶瓷管外表面和環狀Au電極上的金修飾富含氧空位的二氧化錫納米材料氣體敏感薄膜、穿過陶瓷管內部的鎳鉻合金加熱線圈組成。本發明可以通過控制反應溫度、反應時間以及反應前驅物的比例實現表明金修飾富含氧空位二氧化錫納米材料的組成、結構等性能的調控。該納米材料對DMMP具有優異的氣敏特性，具有高的靈敏度和快的響應恢復速率，解決了純態半導體氧化物材料檢測DMMP時面臨的靈敏度低和無法恢復的問題。

技術領域

本發明屬于氣體傳感器技術領域，具體涉及一種具有氣敏響應特性的金修飾富含氧空位二氧化錫納米材料的電阻型DMMP傳感器及其制備方法。

背景技術

有機磷化合物是指一類含有有機官能團的磷酸或者磷酸酯類衍生物，能夠強烈抑制生物體內乙酰膽堿酶的生物活性，導致生物體的神經系統紊亂，甚至死亡。基于有機磷化合物具有非常高的毒性，有機磷化合物被用作戰場上的神經性毒劑，例如，沙林、塔崩、梭曼等。同時，有機磷化合物也是農業領域常用的一類高效殺蟲劑，例如，敵敵畏、樂果等。甲基膦酸二甲酯(DMMP)是一種常用的添加型有機磷阻燃劑，其分子結構與沙林等有機磷化合物具有類似的化學結構，常用作沙林以及有機磷化合物類有機農藥的模擬物進行研究。因此，近年來防化部門和環境保護部門迫切需求一種高靈敏度、輕便、快速的DMMP檢測技術。

目前，檢測DMMP的方法有很多，包括氣相色譜法、分光光度法、電化學分析法、比色法、石英晶體微天平法等。盡管這些方法可以實現定量分析DMMP的濃度，但是這些方法普遍存在耗時長、依賴于儀器設備、操作復雜等問題。基于半導體氧化物的電阻型氣體傳感器其具有制備方便、成本低廉、來源廣泛、體積小、靈敏度高等優點，成為氣體檢測領域一種具有巨大應用前景的檢測技術。目前，二氧化錫、氧化鋅等微納米材料被用于檢測DMMP，但是半導體氧化物氣體傳感器在檢測DMMP時存在著檢測限高、響應恢復特性差等問題。因此，設計新型半導體氧化物敏感材料，提升DMMP氣體傳感器的敏感特性，獲得性能優異的DMMP傳感器對公共安全和環境安全具有現實意義和巨大價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有高靈敏度DMMP響應特性的基于金修飾富含氧空位二氧化錫納米材料的電阻型DMMP傳感器及其制備方法。

本發明所述的一種基于金修飾富含氧空位二氧化錫納米材料的電阻型DMMP傳感器，為管式結構，由Al₂O₃陶瓷管襯底、涂覆在Al₂O₃陶瓷管襯底外表面的兩條平行且彼此分立的環狀Au電極、涂覆在Al₂O₃陶瓷管外表面和環狀Au電極上的氣體敏感薄膜、穿過Al₂O₃陶瓷管內部的鎳鉻合金加熱線圈組成；其特征在于：該氣體敏感薄膜為金修飾富含氧空位的二氧化錫納米材料，其由如下步驟制備得到：

(1)將5.0～10g商業化的二氧化錫粉末(國藥集團化學試劑有限公司)在真空、80～100℃熱處理12～24h；

(2)將步驟(1)得到的二氧化錫粉末加到甲苯溶液中，甲苯的體積為100～150mL，超聲使其分散均勻；然后向上述溶液中加入1.0～2.0g二甲基二氯化錫，室溫攪拌2～3h，得到二甲基二氯化錫與二氧化錫混合溶液；

(3)將8～10mL三乙胺加入到步驟(2)得到的二甲基二氯化錫與二氧化錫混合溶液中，繼續室溫攪拌2～4h；將上述溶液進行離心分離、乙醇洗、烘干，得到有機錫烷修飾的二氧化錫材料；

(4)將步驟(3)得到的有機錫烷修飾的二氧化錫材料在500～600℃下煅燒2～4h，得到富含氧空位二氧化錫納米材料粉末；