一種甲醇?xì)怏w傳感器及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域，具體地，涉及一種甲醇?xì)怏w傳感器及其制備方法，該傳感器基于氧化石墨烯摻雜Sn CbipyO2) 2C12氣敏材料。
【背景技術(shù)】
[0002]氣體傳感器是一種將氣體的成份、濃度等信息轉(zhuǎn)換成可以被儀器儀表、計(jì)算機(jī)等利用的信息的裝置，其種類包括:半導(dǎo)體氣體傳感器、電化學(xué)氣體傳感器、催化燃燒式氣體傳感器、熱導(dǎo)式氣體傳感器、紅外線氣體傳感器等。其工作原理一般是氣體分子與氣敏材料表面發(fā)生吸附、脫附、催化燃燒、氧化還原等相互作用，使得材料的電化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，在外加電路下，通過對電路中電流、電壓變化的測量，實(shí)現(xiàn)氣體檢測。隨著人們生活水平的不斷提高和對環(huán)保的日益重視，對各種有毒、有害氣體的探測，對大氣污染、工業(yè)廢氣的監(jiān)測以及對食品和居住環(huán)境質(zhì)量的檢測都對氣體傳感器提出了更高的要求。一些新材料研制技術(shù)一納米、薄膜技術(shù)等的成功應(yīng)用，為氣體傳感器集成化和智能化提供了很好的前提條件。氣體傳感器將在充分利用微機(jī)械與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)、傳感技術(shù)、故障診斷技術(shù)、智能技術(shù)等多學(xué)科綜合技術(shù)的基礎(chǔ)上得到發(fā)展。研制全自動(dòng)數(shù)字式智能氣體傳感器將是該領(lǐng)域的重要研究方向。
[0003]甲醇有較強(qiáng)的毒性，且無色有酒精氣味易揮發(fā)。對人體的神經(jīng)系統(tǒng)和血液系統(tǒng)影響最大，它經(jīng)消化道、呼吸道或皮膚攝入都會(huì)產(chǎn)生毒性反應(yīng)，甲醇蒸氣能損害人的呼吸道粘膜和視力。急性中毒癥狀有:頭疼、惡心、胃痛、疲倦、視力模糊以至失明，繼而呼吸困難，最終危及生命。然而，甲醇又是基礎(chǔ)有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料。主要應(yīng)用于精細(xì)化工，塑料等領(lǐng)域，用來制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲酯等多種有機(jī)產(chǎn)品，也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料之一。近年來，我國因甲醇引發(fā)的安全事故很多，造成了很大的生命財(cái)產(chǎn)損失。因此，國家安監(jiān)局規(guī)定，在使用甲醇的工廠車間必須安裝甲醇?xì)怏w報(bào)警器，以保護(hù)工人安全。目前使用的甲醇傳感器選擇性欠佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有氣體傳感器的不足，提供一種基于氧化石墨烯摻雜SnCbipyO2) 2C12氣敏材料的甲醇?xì)怏w傳感器及其制備方法。
[0005]本發(fā)明所提供甲醇?xì)怏w傳感器依次由絕緣基片、一對金屬電極、金屬引出導(dǎo)線以及氣敏材料層組成，其中氣敏材料層材料層中包括聚乙烯醇粘結(jié)劑。
[0006]所述的氣敏材料層由氧化石墨烯摻雜Sn CbipyO2) 2C12材料組成。
[0007]石墨烯的微片大小500nm_5 μ m,厚度0.8-3.5納米。
[0008]所述氣敏材料層厚度為10-60 μ m。
[0009]所述絕緣基片為三氧化二鋁陶瓷方形基片。
[0010]所述金屬電極是由金屬Au所制成的叉指電極，兩電極之間的距離為1mm。
[0011]所述金屬引出線由金屬Pt絲制成。
[0012]所述甲醇?xì)怏w傳感器氣體傳感器詳細(xì)制備方法，包括下面步驟。
[0013]I)制備氧化石墨烯摻雜Sn (bipy02)2Cl2材料,取100份重的Sn (bipy02)2Cl2固體，研磨3小時(shí)，然后在去離子水中超聲均勻分散，另取0.1-0.5份重的氧化石墨烯，在去離子水中超聲均勻分散后，超聲波震動(dòng)下緩慢加入到Sn CbipyO2) 2C12的分散液中，蒸發(fā)掉適量的水，得到溶膠。
[0014]2)將Au漿涂覆于清洗后的絕緣陶瓷基片，烘干后焊接金屬引出線。
[0015]3)將步驟I)制備的石墨烯摻雜Sn CbipyO2) 2C12的溶膠用電動(dòng)噴槍噴涂于金屬電極和絕緣陶瓷基片上制備成氣敏材料層，然后150°C烘干得到傳感器元件。
[0016]有益效果:本發(fā)明提供的甲醇?xì)怏w傳感器具有具有選擇性好，響應(yīng)度高，響應(yīng)和恢復(fù)快，免燒結(jié)，能在室溫下工作的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0017]圖1為所述甲醇?xì)怏w傳感器曝露于一系列無機(jī)氣體和有機(jī)揮發(fā)性氣體的響應(yīng)度。
[0018]圖2為實(shí)施例1制備的甲醇?xì)怏w傳感器的響應(yīng)度隨甲醇濃度變化曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不局限于此。
[0020]實(shí)施例1。
[0021]I)取100份重的Sn CbipyO2) 2C12固體，研磨3小時(shí)，然后在30kHz超聲波下，于去離子水中均勻分散；另取0.1份重的氧化石墨烯，在30kHz超聲下，于去離子水中超聲均勻分散后，在超聲波下緩慢加入到Sn (bipy02)2Cl2的分散液中，蒸發(fā)掉百分之八十，再加入
0.1%的聚乙烯醇，得到溶膠。
[0022]2)取三氧化二鋁陶瓷圓形基片，放入濃度為6摩爾/升的氫氧化鈉溶液煮沸30分鐘，冷卻后取出，用蒸餾水沖洗三遍，置于烘箱中烘干。將Au漿涂覆于清洗過的三氧化二鋁陶瓷基片上制成叉指電極，烘干，然后將直徑0.1mm的Pt絲焊接到電極上作為引出線。
[0023]3)將步驟I)制備的石墨烯摻雜Sn CbipyO2) 2C12的水溶膠用電動(dòng)噴槍噴涂于金屬電極和絕緣陶瓷基片上制備成氣敏材料層，然后150°C烘干得到傳感器元件。
[0024]實(shí)施例2。
[0025]I)取100份重的Sn (bipy02) 2C12固體,研磨3小時(shí),然后在40kHz超聲波下，于去離子水中均勻分散；另取0.5份重的氧化石墨烯，在40kHz超聲波下，于去離子水中超聲均勻分散后，在超聲波下緩慢加入到Sn CbipyO2)2C12的分散液中，蒸發(fā)掉三分之二的水，再加入0.1%的聚乙烯醇，得到溶膠。
[0026]2)取三氧化二鋁陶瓷圓形基片，放入濃度為6摩爾/升的氫氧化鈉溶液煮沸30分鐘，冷卻后取出，用蒸餾水沖洗三遍，置于烘箱中烘干。將Au漿涂覆于清洗過的三氧化二鋁陶瓷基片上制成叉指電極，烘干，然后將直徑0.1mm的Pt絲焊接到電極上作為引出線。
[0027]3)將步驟I)制備的石墨烯摻雜Sn CbipyO2) 2C12的溶膠用電動(dòng)噴槍噴涂于金屬電極和絕緣陶瓷基片上制備成氣敏材料層，然后150°C烘干得到傳感器元件。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種甲醇?xì)怏w傳感器，其特征在于:依次由絕緣陶瓷基片、一對金屬電極、金屬引出導(dǎo)線以及氣敏材料層組成，其中氣敏材料層中包括一種聚乙烯醇粘結(jié)劑。2.由權(quán)利要求1所述的甲醇?xì)鈧鞲衅?，其特征在?所述的氣敏材料層由氧化石墨烯摻雜Sn CbipyO2) 2C12材料組成。3.由權(quán)利要求1所述的甲醇?xì)鈧鞲衅?，其特征在?所述石墨烯的微片大小500nm-5 μ m,厚度 0.8-3.5 納米。4.由權(quán)利要求1所述的甲醇?xì)鈧鞲衅?，其特征在?所述氣敏材料層厚度為10-60μ m05.由權(quán)利要求1所述的甲醇傳感器，其特征在于:所述的絕緣陶瓷基片為三氧化二鋁圓形絕緣陶瓷基片。6.由權(quán)利要求1所述的甲醇?xì)怏w傳感器，其特征在于:所述的金屬電極由金屬Au制成的叉指電極，兩電極之間的距離為1mm。7.由權(quán)利要求1所述的甲醇?xì)怏w傳感器，其特征在于:所述的金屬引出線是金屬Pt絲。8.制備權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述甲醇?xì)怏w傳感器的制備方法，包括下面步驟: 1)制備氧化石墨烯摻雜SnCbipyO2) 2C12材料,取100份重的Sn (bipy02) 2C12固體，研磨3小時(shí)，然后在去離子水中超聲均勻分散，另取0.1-0.5份重的氧化石墨烯，在去離子水中超聲均勻分散后，超聲波震動(dòng)下緩慢加入到Sn CbipyO2) 2C12的分散液中，蒸發(fā)掉適量的水得到溶膠； 2)將Au漿涂覆于清洗后的絕緣陶瓷基片，烘干后焊接金屬引出線； 3)將步驟I)制備的石墨烯摻雜SnCbipyO2) 2C12的溶膠用電動(dòng)噴槍噴涂于金屬電極和絕緣陶瓷基片上制備成氣敏材料層，然后150°C烘干得到傳感器元件。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種甲醇?xì)怏w傳感器及其制備方法。所述傳感器組成包括：絕緣陶瓷基片，設(shè)于絕緣陶瓷基片上的一對金屬電極和金屬引出導(dǎo)線以及噴涂于金屬電極和絕緣陶瓷基片上的氣敏材料層。其中氣敏材料層由氧化石墨烯摻雜Sn（bipyO2）2Cl2材料組成。制備方法如下：取100份重的Sn（bipyO2）2Cl2固體，研磨3小時(shí)，然后在去離子水中超聲均勻分散，另取0.1-0.5份重的氧化石墨烯，在去離子水中超聲均勻分散后，超聲波震動(dòng)下緩慢加入到Sn（bipyO2）2Cl2的分散系統(tǒng)中。蒸發(fā)掉適量的水。將所得溶膠噴涂到叉指電極和絕緣基片上，干燥4小時(shí)。該傳感器具有選擇性好，響應(yīng)度高，響應(yīng)和恢復(fù)快，免燒結(jié)，能在室溫下工作的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01N27/26
【公開號】CN105651835
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】傅鐵祥, 張一翔
【申請人】長沙理工大學(xué)
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2014年11月12日