專利名稱：SnO₂納米棒敏感材料檢測異丙醇?xì)怏w的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種SnO2納米棒敏感材料檢測異丙醇?xì)怏w的應(yīng)用，屬于無機(jī)納米材料和傳感技術(shù)領(lǐng)域。SnO2納米棒作為敏感材料檢測異丙醇?xì)怏w，具有靈敏度高、選擇性好、長期穩(wěn)定性、響應(yīng)時間短等優(yōu)點，可以快速、準(zhǔn)確測定微量異丙醇?xì)怏w而不受其它共存物的干擾。
背景技術(shù)：
異丙醇(Isopropanol,簡稱IPA)又名仲丙醇、二甲基甲醇,外觀為無色透明液體，味微苦，具有類似乙醇的氣味，沸點82.5 ° C，是低沸點、高揮發(fā)的易燃性有機(jī)溶劑。分子式C3H8O,分子量60.09，密度0.7854 g/cm3，自燃溫度455.6。C，溶于水、乙醚、四氯化碳和乙醇。在常溫下可引火燃燒，其蒸汽與空氣混合易形成爆炸混合物，在空氣中的爆炸極限(體積)上限為2.2%，下限為7.99%。暴露于熱或火焰時，就會引起爆炸，同時遇到高溫會分解產(chǎn)生毒氣，容易傳播到遠(yuǎn)處，毒性介于甲醇與乙醇間，屬于危險物質(zhì)。異丙醇揮發(fā)后產(chǎn)生的醇蒸汽有毒，有不良的氣味，會對人體健康造成有害的影響，當(dāng)異丙醇濃度低于400 ppm時，會輕度刺激人體上呼吸道和以及造成眼睛的不適，高濃度下會抑制中樞神經(jīng)造成暈眩，嚴(yán)重的會嘔吐、呼吸減弱、過度出汗、吐血、浮腫、內(nèi)出血等。許多發(fā)達(dá)國家規(guī)定異丙醇在工作場地的閾限值僅為每立方米200-400 ml ο異丙醇全世界每年生產(chǎn)量相當(dāng)?shù)拇?，其中大量用作溶劑、合成化學(xué)中間體，在農(nóng)藥、印刷、醫(yī)藥、電子、石油化工、日用化學(xué)、日常生活等領(lǐng)域具有廣泛的用途，另外，異丙醇還廣泛用作石油燃料的添加劑，應(yīng)用在汽車和航空燃料等方面。在使用、運輸、儲存和生產(chǎn)異丙醇的場所進(jìn)行空氣中異丙醇濃度的實時監(jiān)測十分必要。本發(fā)明采用的SnO2納米棒異丙醇敏感材料，制備方法簡單，對設(shè)備的要求不苛刻。所制備的敏感材料對異丙醇?xì)怏w具有靈敏度高、選擇性好、長期穩(wěn)定性、響應(yīng)時間短等優(yōu)點，可以快速、準(zhǔn)確測定微量異丙醇?xì)怏w而不受其它共存物的干擾。用于微量異丙醇的檢測，成本低，制作簡單。發(fā)明人王毓德、譚林、胡丹公開的一種一種雙相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫制備方法，以氯化亞錫(SnCl2.2H20)、草酸(H2C2O4.2H20)、聚乙二醇(HO (CH2CH2O)nH)和乙醇(C2H5OH)為原料，采用化學(xué)沉淀法制備出中間產(chǎn)物，再將中間產(chǎn)物熱處理得到具有雙相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫。其內(nèi)容參見“一種一種雙相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫制備方法”，申請?zhí)枮?01210304327.9。其中未述及與本發(fā)明所述相同的發(fā)明內(nèi)容和權(quán)利要求。本發(fā)明采用SnO2納米棒作為敏感材料，用于檢測異丙醇?xì)怏w，未見有相關(guān)文獻(xiàn)報道和專利申請。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的 目的是:SnO2納米棒在農(nóng)藥、印刷、醫(yī)藥、電子、石油化工、日用化學(xué)、日常生活等領(lǐng)域發(fā)揮檢測和控制異丙醇?xì)怏w，獲得清新、無毒害空氣的作用。本發(fā)明是利用SnO2納米棒材料獨特的形貌特性和功能特性，將其作為異丙醇?xì)怏w敏感材料，有利于現(xiàn)場快速、準(zhǔn)確測定微量異丙醇而不受其它共存物的干擾，達(dá)到監(jiān)測和控制環(huán)境空氣質(zhì)量的目的。本發(fā)明具體內(nèi)容如下:
1.將SnO2納米棒作為敏感材料制成旁熱式氣體敏感器件。2.用上述發(fā)明內(nèi)容I所述的氣體傳感器，檢測異丙醇?xì)怏w敏感特性:在不同工作電壓下對不同濃度的異丙醇?xì)怏w進(jìn)行檢測和在同一工作電壓下對異丙醇?xì)怏w進(jìn)行重復(fù)檢測，用來測試敏感材料的靈敏度、穩(wěn)定性和動態(tài)響應(yīng)特性；在同一工作電壓下對多種氣體檢測，用來測試敏感材料的選擇性。3.當(dāng)SnO2納米棒是由直徑為25 nm左右的納米顆粒堆積而成，納米棒長度在500ηπΓ3μπι之間，直徑在200 nm左右，比表面積大，用于作為檢測異丙醇的敏感材料具有很高的靈敏度和選擇性，好的穩(wěn)定性和響應(yīng)特性。


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圖1為所制備的純四方相SnO2納米棒敏感材料的X射線粉末衍射圖。圖2為所制備的純四方相SnO2納米棒敏感材料的掃描電子顯微鏡照片圖。圖3為所制備的純四方相SnO2納米棒敏感材料的透射電子顯微鏡照片圖。圖4為SnO2納米棒敏感材料在加熱電壓為5.0 V時對異丙醇的靈敏度。圖5為SnO2納米棒敏感材料在加熱電壓為5.0 V時對異丙醇、酒精以及汽油的靈敏度。圖6為SnO2納米棒敏感材料在加熱電壓為5.0 V時對異丙醇的穩(wěn)定性。
具體實施方式
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采用化學(xué)沉淀法制備氧化錫前驅(qū)物；用蒸餾水沖洗前驅(qū)物沉淀5次后放入恒溫箱60°C干燥12小時后得到白色粉末；將所得白色粉末放入箱式電爐中，升溫速率5°C /分鐘，在650°C熱處理4小時即得到SnO2納米棒。其X射線衍射圖譜(圖1)說明制備的材料為四方相的Sn02。掃描電子顯微鏡(圖2)和透射電鏡(圖3)照片表明，其形貌為由納米顆粒堆積成的棒狀結(jié)構(gòu)。以下為采用本發(fā)明內(nèi)容所述方法進(jìn)行SnO2納米棒敏感材料檢測異丙醇?xì)怏w的應(yīng)用實例，以幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明。實施例一:
采用SnO2納米棒敏感材料制作成氣體敏感器件，在老化儀上老化一周后，將器件在氣敏傳感器檢測系統(tǒng)在5.0 V加熱電壓下測試其對不同濃度(100、200、500、1000、2000 ppm)的異丙醇?xì)怏w的敏感性能。敏感性能如圖4所示，SnO2納米棒敏感材料對異丙醇具有高的靈敏度和線性。實施例二:
采用SnO2納米棒敏感材料制備成氣體敏感器件，在氣敏傳感器檢測系統(tǒng)在5.0 V加熱電壓下測試其對不同濃度(100、200、500、1000、2000 ppm)的異丙醇、酒精和汽油氣體的敏感性能(測試結(jié)果見圖5)。結(jié)果表明，SnO2納米棒敏感材料具有好的選擇性。實施例三: 采用SnO2納米棒敏感材料制備成氣體敏感器件，將器件在氣敏傳感器檢測系統(tǒng)在5.0V加熱電壓下測試其對不同濃度(50、100、200、300、400、500、1000 ppm)的異丙醇?xì)怏w的敏感性能，隔一天測一次(測試結(jié)果見圖6)。結(jié)果表明，SnO2納米棒敏感材料檢測異丙醇具有好的穩(wěn) 定性。
權(quán)利要求
1.一種SnO2納米棒敏感材料檢測異丙醇?xì)怏w的方法，其特征是使用SnO2納米棒作為氣體傳感器的敏感材料檢測異丙醇?xì)怏w。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SnO2納米棒敏感材料檢測異丙醇?xì)怏w的方法，其特征是所述的SnO2納米棒敏感材料是由直徑為25 nm左右的納米顆粒堆積而成,長度在500 ηηΓ3 μ m之間，直徑在2 00 nm左右。
全文摘要
本發(fā)明涉及SnO2納米棒敏感材料檢測異丙醇?xì)怏w的應(yīng)用，屬于無機(jī)納米材料與傳感技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的SnO2納米棒敏感材料是由純四方相的SnO2組成，納米棒由直徑為25nm的顆粒堆積而成，棒長在500nm～3μm之間，直徑在200nm左右。使用本發(fā)明所提供的SnO2納米棒敏感材料檢測異丙醇?xì)怏w，具有成本低，對異丙醇?xì)怏w響應(yīng)時間快、靈敏度高，且選擇性和穩(wěn)定性好等優(yōu)點，具有較好的實際應(yīng)用價值。
文檔編號G01N27/00GK103235008SQ201310159579
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月3日
發(fā)明者王毓德, 胡丹 申請人:云南大學(xué)