[发明专利]一种有机半导体纳米材料及其制备方法与用途和一种二氧化氮气敏传感器

说明书

技术领域

本发明属于有机纳米材料领域，具体涉及一种有机半导体纳米材料及这种纳米材料的制备方法与应用方法，还涉及一种包含这种纳米材料的二氧化氮气敏传感器。

背景技术

当前人类正面临着环境污染、资源短缺、生态破坏的问题，尤其是近年来雾霾的频繁出现、全球气候变暖，使得大气污染越来越受到人们的大量关注。大气污染主要有农业上大量使用化肥、杀虫剂、除草剂等化学物质及其秸秆焚烧致重度雾霾；生活中所用的煤、石油等燃料燃烧的产物 (包括汽车及一切内燃机燃烧排放的NOx)，室内装修带来的有机毒气的排放、产生的粉尘等以及食品加工带来的污染；工业生产排放的大量废气。这些都对人类赖以生存的空气带来严重污染，对人类生命健康造成严重的威害。因此如何快速的检测和监控气体污染物的排放是当今社会亟需解决的问题，这就使得气敏传感器在生活中越来越重要，它可以及时观测我们环境中有害气体并给予提醒，使我们在第一时间做出反应。

气敏传感器作为一种检测特定气体的传感器，主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等，其中研究最广、使用最多的是半导体气敏传感器。目前其应用主要有：一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂的检测、呼气中乙醇的检测等。由于金属氧化物半导体气敏传感器工作温度较高（200～400℃），在一定程度上限制了其应用，有机化合物半导体气敏传感器应运而生。与金属氧化物传感器相比，有机半导体传感器不但在常温下即可进行工作，而且制备工艺更简单、成本更低，更适用于大规模的研究和应用，使得开发新型有机半导体材料制备有机半导体传感器成为新兴的研究热点。

卟啉，作为平面大π共轭体系的配合物，主要优点是：①具有独特的热学和化学稳定性；②可变换的化学结构，可以根据特殊的需求设计符合目的要求的分子结构；③制备可行性较强，对于不同的目的分子可采取不同的制备方法。这些特点使得其在气敏材料方面已经占有了重要的研究价值。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种能在常温下测量二氧化氮浓度且灵敏度极高的一种有机半导体纳米材料及其制备方法与用途和一种二氧化氮气敏传感器。

本发明的具体内容如下：

一种有机半导体纳米材料，其特征在于，其有下列步骤制备而成：

（1）将式I所述化合物加入到良溶剂中溶解，制得0.002～0.01 mmol/mL的溶液；

式I

（2）向步骤（1）所得溶液中加入良溶剂体积量1/10～1/3的不良溶剂，密封，静置3～4天，得到5-对二茂铁酰胺基苯基-10,15,20-三苯基卟啉纳米带；

所述良溶剂为三氯甲烷或二氯甲烷，所述不良溶剂为正己烷。

优选的，上述步骤（1）中制得的溶液的摩尔浓度为 0.002～0.005 mmol/mL。

上述有机半导体纳米材料的制备方法，其特征在于，

（1）将式I所述化合物加入到良溶剂中溶解，制得0.002～0.01 mmol/mL的溶液；

式I

（2）向步骤（1）所得溶液中加入相当于良溶剂体积量1/10～1/3的不良溶剂，密封，静置3～4天，得到5-对二茂铁酰胺基苯基-10,15,20-三苯基卟啉纳米带；

其中，所述良溶剂为三氯甲烷或二氯甲烷，所述不良溶剂为正己烷。

更为优选的，上述有机半导体纳米材料用于制备二氧化氮气敏传感器的应用具有较好的效果。

一种用上述有机半导体纳米材料制成的二氧化氮气敏传感器，包含ITO导电玻璃基底与刻蚀在ITO导电玻璃基底上的叉指电极，其特征在于，在所述叉指电极上滴涂有所述权利要求1或2所述的有机半导体纳米材料的纳米材料涂层。

优选的，上述的二氧化氮气敏传感器，其特征在于，所述纳米材料涂层的厚度为0.1-1微米。