本發(fā)明涉及氣敏傳感材料領域，具體涉及一種cup@g氣敏材料及制備方法和在仿色譜電子鼻上的應用。

背景技術：

1、揮發(fā)性有機物（vocs）可以作為爆炸物、環(huán)境污染、食物腐敗、水果成熟、植物病蟲害、健康診斷等的標志物，因此vocs的檢測在環(huán)境污染、農業(yè)、公共安全、食品、健康監(jiān)測與疾病診斷等領域有重大的應用潛力。目前大多數氣體傳感器是基于金屬氧化物半導體的選擇性傳感器，通常只能在較高的工作溫度下對某一種或一類氣體進行檢測，單一的氣敏選擇性使這類傳感器在面對實際檢測環(huán)境中的復雜氣體組分時，檢測結果缺乏準確性和可靠性。另外較高的工作溫度增大了傳感器的能耗，且存在安全隱患。合成這類傳感材料往往需要復雜的工藝，成本高昂。

2、室溫工作下的氣敏傳感器由于其低能耗、穩(wěn)定性高、安全性高等優(yōu)點，備受青睞。目前許多室溫氣敏材料是基于二維納米材料（如mxene、石墨烯等）、導電聚合物（如聚苯胺、pedot），這些材料易于修飾制造不同氣敏選擇性的氣敏材料，進一步構成氣敏傳感器陣列，對不同氣體交叉響應，形成獨特的指紋圖譜，結合模式識別算法，可以對復雜的vocs組分進行檢測識別。然而目前大多數室溫下工作的氣敏傳感材料往往存在靈敏度低、響應速度和恢復速度慢等問題。

3、仿色譜時空分辨的電子鼻是通過氣敏傳感器記錄vocs分子在固定相中的擴散情況，進而通過模式識別算法分析擴散情況中所隱含的vocs的成分、濃度等信息來檢測識別vocs的一種裝置。由于vocs分子在固定相中的分配作用，處于固定相末端的vocs濃度極低，需要靈敏度高、檢測限低的氣敏材料才能檢測到，一般的室溫下工作的傳感材料往往不能滿足需求。

技術實現思路

1、針對以上存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種cup@g氣敏材料及制備方法和在仿色譜電子鼻上的應用，所述氣敏材料合成方法簡單、成本低廉、在室溫下工作靈敏度高、響應速度恢復速度快，用該氣敏材料制作仿色譜時空分辨的電子鼻，并應用于揮發(fā)性氣體的檢測。

2、實現本發(fā)明目的的具體技術方案是：

3、一種cup@g氣敏材料的制備方法，所述方法包括以下步驟：

4、步驟1：配置1~10?mg/ml的氧化石墨烯水溶液；配置0.1~1.2mol/l的cucl2·2h2o水溶液；配置1~10?mg/ml的鹽酸多巴胺水溶液；配置0.1~1mol/l的naoh水溶液；

5、步驟2：取去離子水加入到螺口玻璃瓶中，再取1~10?mg/ml的鹽酸多巴胺水溶液加入到玻璃瓶中，搖勻，隨后加入0.1~1.2mol/l的cucl2·2h2o水溶液，搖勻，再加入0.1~1mol/l的naoh水溶液調節(jié)ph，最后加入1~10?mg/ml的氧化石墨烯水溶液，擰緊瓶蓋密封，振蕩搖勻；反應加入的去離子水為總溶液體積的1/5~3/5；加入氧化石墨烯的質量和加入鹽酸多巴胺的質量比為1~6∶2~1；加入cucl2·2h2o的物質的量與加入鹽酸多巴胺的物質的量之比為1~16∶2~1；調節(jié)ph加入的0.1~1mol/l的naoh水溶液的量為加入氧化石墨烯水溶液體積的1/5~2/5；

6、步驟3：將步驟2中配置好的混合溶液在冰浴條件下超聲15min，隨后放入65℃的烘箱中反應12~48h；

7、步驟4：將步驟3中反應后的溶液離心，收集離心后的沉淀，將沉淀用去離子水和乙醇交替洗滌10~15次；

8、步驟5：將步驟4洗滌后的沉淀加入乙醇分散，在冰浴條件下超聲10~15min，即制得所述cup@g氣敏材料。

9、一種上述方法制得的cup@g氣敏材料。

10、一種cup@g氣敏材料在制備仿色譜電子鼻的應用，具體制備包括以下步驟：

11、步驟1：用co2激光器制作激光誘導石墨烯即lig叉指電極陣列；

12、步驟2：在所述lig叉指電極陣列上的叉指電極上分別滴涂上所述cup@g氣敏材料，制得傳感器陣列；

13、步驟3：在傳感器陣列的傳感器表面滴涂上濃度梯度的pdms甲苯溶液，每個濃度的pdms甲苯溶液滴涂2~3個傳感器，然后將滴涂了pdms溶液的傳感器陣列在80~100℃的烘箱中加熱3~4h，使pdms固化，不同濃度的pdms甲苯溶液會在傳感器表面形成不同厚度的pdms涂層，作為固定相，即制得仿色譜電子鼻的傳感器陣列；

14、步驟4：將仿色譜電子鼻的傳感器陣列封裝在一個氣體測試腔體中，即制得仿色譜電子鼻。

15、一種仿色譜電子鼻在檢測揮發(fā)性氣體上的應用。

16、本發(fā)明的氣敏材料及合成方法和在仿色譜電子鼻檢測揮發(fā)性氣體上的應用具備以下優(yōu)點：1）氣敏材料合成原料成本低廉，成方法簡單，適合大批量生產；2）氣敏材料可以在室溫下工作，并且在室溫下具有高靈敏度、低檢測限、高穩(wěn)定性以及較快的響應時間和恢復時間；3）用該氣敏材料制作的仿色譜電子鼻可以檢測識別多種類vocs。

技術特征：

1.一種cup@g氣敏材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

2.一種權利要求1所述方法制得的cup@g氣敏材料。

3.一種權利要求2所述cup@g氣敏材料在制備仿色譜電子鼻的應用，其特征在于，具體制備包括以下步驟：

4.一種權利要求3所述應用制得的仿色譜電子鼻在檢測揮發(fā)性氣體上的應用。

技術總結
本發(fā)明公開了一種CuP@G氣敏材料及制備方法和在仿色譜電子鼻上的應用，CuP@G氣敏材料結構為：片層狀的還原氧化石墨烯表面黏附著多孔網絡的聚多巴胺，同時還原氧化石墨烯表面有CuO、Cu<subgt;2</subgt;O和CuO<subgt;2</subgt;顆粒，其界面起到氣敏性能增強作用。CuP@G氣敏材料在室溫下對己醇快速響應、快速恢復、較高的靈敏度、低至10ppb的檢測限以及較寬的檢測范圍。CuP@G氣敏材料合成方法簡單，原料成本低，適合大批量生產。另外由CuP@G氣敏材料為傳感材料的仿色譜電子鼻能區(qū)分13種揮發(fā)性有機物。

技術研發(fā)人員：郭浩文,張閩,翟星淳,張永亨,施國躍
受保護的技術使用者：華東師范大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19