專利名稱：室溫氧化物-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及醇類氣敏元件及其制備方法。
技術背景
氣體傳感器在環(huán)境檢測、化學氣體檢測和食品工業(yè)等方面都有著重要的應
用前景，因此發(fā)展具有高靈敏度、高選擇性和良好穩(wěn)定性的高性能傳感器成為人們研 究的熱點方向?，F(xiàn)有的大部分氣敏材料多以無機半導體材料為主，其中包括Sn02、W03、Ti02、 ZnO等氧化物，主要以C0、CH4、C4H1(l、醇類氣體等可燃性氣體為檢測對象?，F(xiàn)有的單一無機半 導體氧化物氣敏材料和有機半導體氣敏材料對醇類氣體檢測時存在著靈敏度低、響應_恢 復時間長、選擇性差、操作溫度高等缺點，Sb摻雜的SnO2敏感元件在6V的加熱電壓下，對 50ppm的乙醇氣體的靈敏度為48，但響應和恢復時間長，都在幾分鐘范圍內；SnO2-Fe2O3敏 感元件在200°C工作時對IOOOppm的乙醇氣體的靈敏度達20以上，但對其他醇類氣體的選 擇性較差；酞菁配合物是一種大環(huán)有機物，在有機半導體氣敏材料方面有著較為廣泛的應 用，四取代的酞菁銅薄膜對濃度為20ppm乙醇蒸氣的靈敏度為10，但其響應和恢復時間很 長，分別為6分鐘和5分鐘；八取代的萘酞菁鎳旋涂膜的氣敏性能，當工作溫度為130°C度 時對NO2氣體有較好的靈敏度，檢測濃度為20ppm的NO2氣體時，靈敏度為7，但這種對乙醇 蒸氣、氨氣靈敏度都小于2，這給實際應用帶來困難。
發(fā)明內容
本發(fā)明的發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有的檢測醇類氣體的單一無機半導體氧化物氣 敏材料和有機半導體氣敏材料靈敏度低、響應-恢復時間長、選擇性差、操作溫度高的問 題，而提供室溫氧化物_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件及其制備方法。本發(fā)明的室溫氧化物_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件從內至外依次由金叉指玻 璃基片、氧化物薄膜和酞菁銅薄膜構成，其中的氧化物為Cr、Mo、Fe或Sn的氧化物。室溫氧化物_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件的制備方法按以下步驟進行一、按 金屬硝酸鹽的濃度為0. OOSmol/廣0. 013mol/L配制金屬硝酸鹽水溶液，然后再按金屬硝酸 鹽與鹽酸的摩爾濃度比為2 4 :1，向金屬硝酸鹽水溶液中加入濃度為6mol/L的濃鹽酸， 攪拌均勻，得到混合液；二、將經(jīng)步驟一得到的混合液加入到有回流裝置的反應器中，加熱 至108°C 112°C并保持回流2tT8h，得到金屬氧化物溶膠；三、將金叉指玻璃基片以20mm/ min 40mm/min的速度豎直浸沒到經(jīng)步驟二得到的金屬氧化物溶膠中，停留2min 5min， 再以20mm/min 40mm/min的速度將金叉指玻璃基片從溶膠中提出，然后將金叉指玻璃基 片烘干；四、將步驟三的操作反復進行纊12次；五、將經(jīng)過步驟四處理的金叉指玻璃基片在 4800C飛20°C的馬弗爐中燒結0. 8tTl. 2h，得到覆有氧化物薄膜的金叉指玻璃基片；六、用 旋轉涂膜法將濃度為10_4mol/廣10_2mol/L的酞菁銅氯仿溶液甩涂在經(jīng)步驟五得到的覆有 氧化物薄膜的金叉指玻璃基片，滴加酞菁銅氯仿溶液時勻膠機的轉速為500轉/分、00轉 /分，滴加時間為10s 20s，甩膜時勻膠機的轉速為3000轉/分 4000轉/分，甩膜時間為lOslOs，得到室溫氧化物-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件；步驟一中所述的金屬硝酸鹽為 Cr、Mo、Fe或Sn的硝酸鹽。本發(fā)明將無機和有機氣敏材料進行雜化，由于無機_有機雜化材料既能發(fā)揮無機 材料的高穩(wěn)定性、強機械性能及粒子之間的協(xié)同效應，又具有有機材料分子本身的可剪裁 性，可以在一定程度上提高材料的可加工性，從而能提高單一氣敏材料的靈敏度和選擇性， 并且可以使檢測氣體的種類范圍增大，除了可以檢測甲醇、乙醇和丙醇氣體之外，還可以檢 測丙酮、甲醛、苯、氟利昂、石油醚。本發(fā)明的室溫氧化物-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件 在室溫下，對10 ppm的低濃度的甲醇氣體的靈敏度達到4. 0，對5ppm的低濃度的乙醇氣體 的靈敏度達到3. 2，對5ppm的低濃度的丙醇氣體的靈敏度達到3. 9，而且隨著醇類氣體濃 度的增加，氣敏元件的靈敏度增大；而且本發(fā)明的室溫醇類氧化物_酞菁銅雜化薄膜氣敏 元件響應和恢復時間短，對40ppm乙醇的氣體的響應時間為18s，恢復時間為35s，室溫氧化 物_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件在室溫下對低濃度醇類氣體有很好的敏感性能，而且對 環(huán)境中的不同的醇類氣體的敏感性不同，可以對低濃度乙醇氣體進行選擇性響應，在室溫 下即可以檢測濃度為5ppm的醇類氣體。
圖1是具體實施方式
二十二制備的氧化鐵-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件的原子 力顯微鏡照片；圖2是具體實施方式
二十一制備的氧化錫_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件 與具體實施方式
二十二制備的氧化鐵-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件的靈敏度與甲醇氣 體濃度關系曲線；圖3是具體實施方式
二十一制備的氧化錫_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元 件與具體實施方式
二十二制備的氧化鐵-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件的靈敏度與乙醇 氣體濃度關系曲線；圖4是是具體實施方式
二十二制備的氧化鐵_酞菁銅雜化薄膜醇類氣 敏元件對甲醇、乙醇及丙醇氣體的靈敏度與氣體濃度的關系曲線；圖5是是具體實施方式
二十一制備的氧化錫_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件與具體實施方式
二十二制備的氧化 鐵_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件對40ppm的乙醇氣體靈敏度的響應和恢復特征曲線。
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式的室溫氧化物_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件從內 至外依次由金叉指玻璃基片、氧化物薄膜和酞菁銅薄膜構成，其中的氧化物為Cr、Mo、Fe或 Sn的氧化物。本實施方式的室溫醇類氧化物-酞菁銅雜化薄膜氣敏元件在室溫下，對10 ppm的 低濃度的甲醇氣體的靈敏度達到4. 0，對5ppm的低濃度的乙醇氣體的靈敏度達到3. 2，對 5ppm的低濃度的丙醇氣體的靈敏度達到3. 9，而且隨著醇類氣體濃度的增加，氣敏元件的 靈敏度增大；而且本實施方式的室溫醇類氧化物_酞菁銅雜化薄膜氣敏元件響應和恢復時 間短，對40ppm乙醇的氣體的響應時間為18s，恢復時間為35s，室溫氧化物-酞菁銅雜化 薄膜醇類氣敏元件在室溫下對低濃度醇類氣體有很好的敏感性能，而且對環(huán)境中的不同的 醇類氣體的敏感性不同，可以對低濃度乙醇氣體進行選擇性響應，在室溫下即可以檢測濃 度為5ppm的醇類氣體。
具體實施方式
二 本實施方式的室溫氧化物-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件的制備方法按以下步驟進行一、按金屬硝酸鹽的濃度為0. OOSmol/廣0. 013mol/L配制金屬硝 酸鹽水溶液，然后再按金屬硝酸鹽與鹽酸的摩爾濃度比為2 4 :1，向金屬硝酸鹽水溶液中 加入濃度為6mol/L的濃鹽酸，攪拌均勻，得到混合液；二、將經(jīng)步驟一得到的混合液加入到 有回流裝置的反應器中，加熱至108°C 112°C并保持回流2tT8h，得到金屬氧化物溶膠；三、 將金叉指玻璃基片以20mm/min 40mm/min的速度豎直浸沒到經(jīng)步驟二得到的金屬氧化物 溶膠中，停留2min 5min，再以20mm/min 40mm/min的速度將金叉指玻璃基片從溶膠中 提出，然后將金叉指玻璃基片烘干；四、將步驟三的操作反復進行纊12次；五、將經(jīng)過步驟 四處理的金叉指玻璃基片在480°C飛20°C的馬弗爐中燒結0. 8tTl. 2h，得到覆有氧化物薄 膜的金叉指玻璃基片；六、用旋轉涂膜法將濃度為10_4mol/廣10_2mol/L的酞菁銅氯仿溶液 甩涂在經(jīng)步驟五得到的覆有氧化物薄膜的金叉指玻璃基片，滴加酞菁銅氯仿溶液時勻膠機 的轉速為500轉/分、00轉/分，滴加時間為lOslOs，甩膜時勻膠機的轉速為3000轉/ 分 4000轉/分，甩膜時間為lOslOs，得到室溫氧化物-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件； 步驟一中所述的金屬硝酸鹽為Cr、Mo、Fe或Sn的硝酸鹽。
本實施方式中的金叉指玻璃基片、酞菁銅及金屬硝酸鹽均為市售產(chǎn)品。
本實施方式制備的的室溫醇類氧化物_酞菁銅雜化薄膜氣敏元件在室溫下，對10 PPm的低濃度的甲醇氣體的靈敏度達到4. 0，對5ppm的低濃度的乙醇氣體的靈敏度達到 3. 2，對5ppm的低濃度的丙醇氣體的靈敏度達到3. 9，而且隨著醇類氣體濃度的增加，氣敏 元件的靈敏度增大；而且本實施方式的室溫醇類氧化物_酞菁銅雜化薄膜氣敏元件響應和 恢復時間短，對40ppm乙醇的氣體的響應時間為18s，恢復時間為35s，室溫氧化物-酞菁 銅雜化薄膜醇類氣敏元件在室溫下對低濃度醇類氣體有很好的敏感性能，而且對環(huán)境中的 不同的醇類氣體的敏感性不同，可以對低濃度乙醇氣體進行選擇性響應，在室溫下即可以 檢測濃度為5ppm的醇類氣體。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施二不同的是步驟三中所述的烘干是 在溫度為70°C 90°C的條件下保持0. 5tTl. 5h。其它步驟與參數(shù)與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施二或三不同的是步驟三中所述的烘干 是在溫度為80°C的條件下保持lh。其它步驟與參數(shù)與具體實施方式
二或三相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施二至四之一不同的是步驟一中金屬硝 酸鹽的濃度為0. 009mol/廣0. 012mol/L，金屬硝酸鹽與鹽酸的摩爾濃度比為2. 5 3. 5 :1。 其它步驟與參數(shù)與具體實施方式
二至四之一相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施二至五之一不同的是步驟一中金屬硝 酸鹽的濃度為0. OlOmol/L，金屬硝酸鹽與鹽酸的摩爾濃度比為3 :1。其它步驟與參數(shù)與具 體實施方式二至五之一相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施二至六之一不同的是步驟二中加熱至 109°C lilt并保持回流3tT7h。其它步驟與參數(shù)與具體實施方式
二至六之一相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施二至七之一不同的是步驟二中加熱至 iio°c并保持回流5h。其它步驟與參數(shù)與具體實施方式
二至七之一相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施二至八之一不同的是步驟三中 以25mm/min 38mm/min的速度豎直浸沒到經(jīng)步驟二得到的金屬氧化物溶膠中，停留 2. 5min 4. 5min，再以25mm/min 38mm/min的速度將金叉指玻璃基片從溶膠中提出。其它步驟與參數(shù)與具體實施方式
二至八之一相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施二至九之一不同的是步驟三中以 30mm/min的速度豎直浸沒到經(jīng)步驟二得到的金屬氧化物溶膠中，停留3. 5min，再以30mm/ min的速度將金叉指玻璃基片從溶膠中提出。其它步驟與參數(shù)與具體實施方式
二至九之一 相同。
具體實施方式
十一本實施方式與具體實施二至十之一不同的是步驟四中操作 反復進行纊11次。其它步驟與參數(shù)與具體實施方式
二至十之一相同。
具體實施方式
十二 本實施方式與具體實施二至十一之一不同的是步驟四中操 作反復進行10次。其它步驟與參數(shù)與具體實施方式
二至十一之一相同。
具體實施方式
十三本實施方式與具體實施二至十二之一不同的是步驟五中馬 弗爐的溫度為480°C飛20°C、燒結時間為0. 8tTl. 2h。其它步驟與參數(shù)與具體實施方式
二至 十二之一相同。
具體實施方式
十四本實施方式與具體實施二至十三之一不同的是步驟五中馬 弗爐的溫度為500°C、燒結時間為lh。其它步驟與參數(shù)與具體實施方式
二至十三之一相同。
具體實施方式
十五本實施方式與具體實施二至十四之一不同的是步驟六中酞 菁銅氯仿溶液中酞菁銅的濃度為5X10-4mOl/L、X10-3mOl/L。其它步驟與參數(shù)與具體實施 方式二至十四之一相同。
具體實施方式
十六本實施方式與具體實施二至十五之一不同的是步驟六中酞 菁銅氯仿溶液中酞菁銅的濃度為lX10_3mol/L。其它步驟與參數(shù)與具體實施方式
二至十五 之一相同。
具體實施方式
十七本實施方式與具體實施二至十六之一不同的是步驟六中滴 加酞菁銅氯仿溶液時勻膠機的轉速為550轉/分 750轉/分，滴加時間為12iTl8S。其它 步驟與參數(shù)與具體實施方式
二至十六之一相同。
具體實施方式
十八本實施方式與具體實施二至十七之一不同的是步驟六中滴 加酞菁銅氯仿溶液時勻膠機的轉速為650轉/分，滴加時間為15s。其它步驟與參數(shù)與具體 實施方式二至十七之一相同。
具體實施方式
十九本實施方式與具體實施二至十八之一不同的是步驟六中甩 膜時勻膠機的轉速為3200轉/分 3800轉/分，甩膜時間為12iT28S。其它步驟與參數(shù)與具體實施方式
二至十八之一相同。
具體實施方式
二十本實施方式與具體實施二至十八之一不同的是步驟六中甩 膜時勻膠機的轉速為3500轉/分，甩膜時間為20s。其它步驟與參數(shù)與具體實施方式
二至 十八之一相同。
具體實施方式
二十一本實施方式中室溫氧化物_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元 件的制備方法如下一、按Sn(NO3)2的濃度為0. 01mol/L配制Sn (NO3)2水溶液，然后再按 Sn (NO3) 2與鹽酸的摩爾濃度比為2 1，向Sn (NO3) 2水溶液中加入濃度為6mol/L的濃鹽酸，攪 拌均勻，得到混合液；二、將經(jīng)步驟一得到的混合液加入到有回流裝置的反應器中，加熱至 110°C并保持回流4h，得到金屬氧化物溶膠；三、將金叉指玻璃基片以30mm/min的速度豎直 浸沒到經(jīng)步驟二得到的金屬氧化物溶膠中，停留3min，再以30mm/min的速度將金叉指玻璃 基片從溶膠中提出，然后將金叉指玻璃基片烘干；四、將步驟三的操作反復進行10次；五、將經(jīng)過步驟四處理的金叉指玻璃基片在500°C的馬弗爐中燒結lh，得到覆有氧化物薄膜的金叉指玻璃基片；六、用旋轉涂膜法將濃度為10_3mol/L的酞菁銅氯仿溶液甩涂在經(jīng)步驟五 得到的覆有氧化物薄膜的金叉指玻璃基片，滴加酞菁銅氯仿溶液時勻膠機的轉速為600轉 /分，滴加時間為15s，甩膜時勻膠機的轉速為3500轉/分，甩膜時間為30s，得到室溫氧化 物_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件。步驟三中所述的烘干是將金叉指玻璃基片放在80°C的烘箱中保持lh。本實施方式中所用的金叉指玻璃基片由哈爾濱敏感技術研究所生產(chǎn)，酞菁銅由美 國Fluke公司生產(chǎn)，其他所用化學試劑為天津科密歐化學試劑有限公司產(chǎn)品。本實施方式制備的室溫氧化物_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件是氧化錫_酞菁銅 雜化薄膜醇類氣敏元件，其中的氧化物為氧化錫。
具體實施方式
二十二 本實施方式室溫氧化物_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件 的制備方法如下一、按Fe(NO3) 3的濃度為0.01!1101/1配制？6(而3) 3水溶液，然后再按 Fe (NO3) 3與鹽酸的摩爾濃度比為2 :1，向Fe (NO3) 3水溶液中加入濃度為6mol/L的濃鹽酸， 攪拌均勻，得到混合液；二、將經(jīng)步驟一得到的混合液加入到有回流裝置的反應器中，加熱 至110°C并保持回流4h，得到金屬氧化物溶膠；三、將金叉指玻璃基片以30mm/min的速度 豎直浸沒到經(jīng)步驟二得到的金屬氧化物溶膠中，停留3min，再以30mm/min的速度將金叉指 玻璃基片從溶膠中提出，然后將金叉指玻璃基片烘干；四、將步驟三的操作反復進行10次； 五、將經(jīng)過步驟四處理的金叉指玻璃基片在500°C的馬弗爐中燒結lh，得到覆有氧化物薄 膜的金叉指玻璃基片；六、用旋轉涂膜法將濃度為10_3mol/L的酞菁銅氯仿溶液甩涂在經(jīng) 步驟五得到的覆有氧化物薄膜的金叉指玻璃基片，滴加酞菁銅氯仿溶液時勻膠機的轉速為 600轉/分，滴加時間為15s，甩膜時勻膠機的轉速為3500轉/分，甩膜時間為30s，得到室 溫氧化物_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件。步驟三中所述的烘干是將金叉指玻璃基片放在80°C的烘箱中保持lh。本實施方式中所用的金叉指玻璃基片由哈爾濱敏感技術研究所生產(chǎn)，酞菁銅由美 國Fluke公司生產(chǎn)，其他所用化學試劑為天津科密歐化學試劑有限公司產(chǎn)品。本實施方式制備的室溫氧化物_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件是氧化鐵_酞菁銅 雜化薄膜醇類氣敏元件，氣敏元件的原子力顯微鏡照片如圖1所示，從圖1可以看出，球形 Fe2O3粒子和酞菁銅粒子均勻生長于基片上，粒子大小均勻，直徑為0. 2μπΓθ. 3μπι。傳感器的靈敏度為在測試氣氛中氣敏元件的電阻值與其在空氣中電阻值的比值， 響應時間和恢復時間為氣敏元件達到其阻值變化最大值的90%所需要的時間。
具體實施方式
二十一制備的氧化錫_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件與本實施方 式制備的氧化鐵-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件的靈敏度與甲醇氣體濃度關系曲線如圖 2所示，從圖2可以看出，氧化錫-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件與氧化鐵_酞菁銅雜化薄 膜醇類氣敏元件的靈敏度都隨著甲醇濃度的增加而增大，并且在相同的測試濃度下，氧化 鐵_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件的靈敏度要明顯高于氧化錫_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏 元件，當甲醇氣體濃度為20ppm時，氧化鐵-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件的靈敏度為8. 1， 氧化錫_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件的靈敏度為2. 3，說明室溫氧化物-酞菁銅雜化薄膜 醇類氣敏元件在室溫下對低濃度甲醇氣體有很好的敏感性能。
具體實施方式
二十一制備的氧化錫_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件與本實施方式制備的氧化鐵-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件的靈敏度與乙醇氣體濃度關系曲線如圖 3所示，從圖3可以看出，氧化錫-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件與氧化鐵_酞菁銅雜化薄 膜醇類氣敏元件的靈敏度都隨著乙醇濃度的增加而增大，并且在相同的測試濃度下，氧化 鐵_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件的靈敏度要明顯高于氧化錫_酞菁銅雜化薄膜醇類氣 敏元件，當乙醇氣體濃度為40ppm時，氧化鐵-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件的靈敏度為 13. 6，氧化錫-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件的靈敏度為4. 6，特別是對IOppm低濃度的乙 醇氣體進行檢測時，氧化鐵_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件達到3. 1，說明室溫氧化物-酞 菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件有能力對環(huán)境中的低濃度乙醇氣體進行選擇性響應，是一種理 想的檢測低濃度醇類氣體敏感材料。本實施方式制備的氧化鐵_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件對甲醇、乙醇及丙醇氣 體的靈敏度與氣體濃度的關系曲線如圖4所示，從圖4可以看出氧化鐵-酞菁銅雜化薄膜 醇類氣敏元件的靈敏度隨著氣體濃度的增加而增大，并且氧化鐵_酞菁銅雜化薄膜醇類氣 敏元件對丙醇氣體的靈敏度最高，當丙醇氣體濃度僅為5ppm時，氣體傳感器的靈敏度高達 3. 9 ；并且氧化鐵-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件對性質相近的醇類氣體有很好的選擇 性，當三種氣體濃度均為50ppm時，其對丙醇、乙醇和甲醇的靈敏度分別為31、27和16。從 靈敏度數(shù)據(jù)可以看出，三種醇類氣體的靈敏度數(shù)值相差較大，說明該氣敏元件對醇類氣體 有很好的氣體選擇性。
具體實施方式
二十一制備的氧化錫_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件與本實施方 式制備的氧化鐵_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件對40ppm的乙醇氣體靈敏度的響應和恢復 特征曲線如圖5所示，從圖5可以看出，氧化錫-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件的響應時間 和恢復時間分別為68s和75s，響應時間短于相應的恢復時間；氧化鐵-酞菁銅雜化薄膜醇 類氣敏元件的響應時間和恢復時間分別為18s和35s，室溫氧化物-酞菁銅雜化薄膜醇類氣 敏元件的響應時間短于相應的恢復時間，說明當氣敏元件置于醇類氣體中進行響應之后， 重新回到空氣環(huán)境時，能迅速恢復期正常數(shù)值，表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性。綜上所述，室溫氧化物_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件可以選擇性地對醇類氣體 進行響應，并且在室溫下即可以檢測濃度為5ppm的醇類氣體，并且對性質相近的醇類氣體 有很好的選擇性。因此它很適合作為敏感元件，對實際工作和生活環(huán)境中的醇類氣體濃度 進行監(jiān)測。
權利要求
室溫氧化物-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件，其特征在于室溫氧化物-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件從內至外依次由金叉指玻璃基片、氧化物薄膜和酞菁銅薄膜構成，其中的氧化物為Cr、Mo、Fe或Sn的氧化物。
2.如權利要求1所述的室溫氧化物_酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件的制備方法，其 特征在于室溫氧化物-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件的制備方法按以下步驟進行一、按 金屬硝酸鹽的濃度為0. OOSmol/廣0. 013mol/L配制金屬硝酸鹽水溶液，然后再按金屬硝酸 鹽與鹽酸的摩爾濃度比為2 4 :1，向金屬硝酸鹽水溶液中加入濃度為6mol/L的濃鹽酸， 攪拌均勻，得到混合液；二、將經(jīng)步驟一得到的混合液加入到有回流裝置的反應器中，加熱 至108°C 112°C并保持回流2tT8h，得到金屬氧化物溶膠；三、將金叉指玻璃基片以20mm/ min 40mm/min的速度豎直浸沒到經(jīng)步驟二得到的金屬氧化物溶膠中，停留2min 5min， 再以20mm/min 40mm/min的速度將金叉指玻璃基片從溶膠中提出，然后將金叉指玻璃基 片烘干；四、將步驟三的操作反復進行纊12次；五、將經(jīng)過步驟四處理的金叉指玻璃基片在 4800C飛20°C的馬弗爐中燒結0. 8tTl.2h，得到覆有氧化物薄膜的金叉指玻璃基片；六、用 旋轉涂膜法將濃度為10_4mol/廣10_2mol/L的酞菁銅氯仿溶液甩涂在經(jīng)步驟五得到的覆有 氧化物薄膜的金叉指玻璃基片，滴加酞菁銅氯仿溶液時勻膠機的轉速為500轉/分、00轉 /分，滴加時間為10s 20s，甩膜時勻膠機的轉速為3000轉/分 4000轉/分，甩膜時間為 10s^30s,得到室溫氧化物-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件；步驟一中所述的金屬硝酸鹽為 Cr、Mo、Fe或Sn的硝酸鹽。
3.根據(jù)權利要求2所述的室溫氧化物-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件的制備方法，其 特征在于步驟一中金屬硝酸鹽的濃度為0. 009mol/廣0. 012mol/L，金屬硝酸鹽與鹽酸的摩 爾濃度比為2. 5 3. 5 :1ο
4.根據(jù)權利要求2或3所述的室溫氧化物-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件的制備方 法，其特征在于步驟二中加熱至109°C lilt并保持回流3tT7h。
5.根據(jù)權利要求4所述的室溫氧化物-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件的制備方法，其 特征在于步驟三中以25mm/min 38mm/min的速度豎直浸沒到經(jīng)步驟二得到的金屬氧化物 溶膠中，停留2. 5min 4. 5min，再以25mm/min 38mm/min的速度將金叉指玻璃基片從溶 膠中提出。
6.根據(jù)權利要求2、3或5所述的室溫氧化物-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件的制備方 法，其特征在于步驟四中操作反復進行纊11次。
7.根據(jù)權利要求6所述的室溫氧化物-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件的制備方法，其 特征在于步驟五中馬弗爐的溫度為480°C飛20°C、燒結時間為0. 8tTl. 2h。
8.根據(jù)權利要求2、3、5或7所述的室溫氧化物-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件的制備 方法，其特征在于步驟六中酞菁銅氯仿溶液中酞菁銅的濃度為5X10_4mol/廣8X10_3mol/ L0
9.根據(jù)權利要求8所述的室溫氧化物-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件的制備方法，其 特征在于步驟六中滴加酞菁銅氯仿溶液時勻膠機的轉速為550轉/分 750轉/分，滴加時 間為12s 18s。
10.根據(jù)權利要求2、3、5、7或9所述的室溫氧化物-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件的 制備方法，其特征在于步驟六中甩膜時勻膠機的轉速為3200轉/分 3800轉/分，甩膜時間為12s 28s。
全文摘要
室溫氧化物-酞菁銅雜化薄膜醇類氣敏元件及其制備方法，它涉及醇類氣敏元件及其制備方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的檢測醇類氣體的單一無機和有機半導體氧化物氣敏材料的靈敏度低、響應-恢復時間長、選擇性差、操作溫度高的問題。本發(fā)明的氣敏元件從內至外依次由金叉指玻璃基片、氧化物薄膜和酞菁銅薄膜構成，其中的氧化物為Cr、Mo、Fe或Sn的氧化物；方法將金屬硝酸水溶液中加入鹽酸，加熱回流得到金屬氧化物溶膠，然后將金叉指玻璃基片浸入溶膠再提出，烘干后再浸，重復8~12次，燒結后再在其上旋涂酞菁銅氯仿溶液，得到氣敏元件。該元件對低濃度乙醇氣體選擇性響應，在室溫下可檢測濃度為5ppm的醇類氣體，可用于檢測醇類氣體。
文檔編號G01N27/12GK101881745SQ20101022365
公開日2010年11月10日 申請日期2010年7月12日 優(yōu)先權日2010年7月12日
發(fā)明者李強, 趙輝, 霍麗華, 高山 申請人:黑龍江大學