[发明专利]一种以蛭石为原料制备变色传感材料的方法

说明书

本发明提供了一种通过超分子组装制备蛭石有机无机复合传感变色新材料的方法，该材料可用作热致变色和VOC气体传感。具体来说由蛭石矿，经微波膨胀，获得膨胀蛭石；再根据蛭石的高的热稳定性和强的吸附性能，以膨胀蛭石为基体，与二炔酸自组装成复合材料，根据需要可以制备颗粒或者薄膜的传感材料。该材料即具有灵敏的热致变色，并通过加热和冷却，可实现红色和橙色的可逆循环，也可对不同的VOC气体显示不同的颜色，实现对VOC气体传感。该材料具有热致传感和气体传感的双重功能，其中热致变色可以实现循环利用。本发明提供一种以无机蛭石为基体的通过超分子组装制备结构化新材料的方法，具有方法简单，效率高，低成本等优点的新材料，并制备高附加值蛭石材料，以及实现蛭石新材料的工业应用。

技术领域：

本发明涉及一种以蛭石为原料制备变色传感材料的方法，具体涉及有机无机复合材料及其制备方法和传感变色应用。

背景技术：

二十一世纪的材料科学步入了微型化、功能化、集成化和智能化的时代，将无机和有机组分在分子水平或纳米水平上结合对发展新型多功能材料具有重大意义。有机无机复合材料由于兼具有机化合物和无机化合物的双重优势，如无机物的高强度、热稳定性、抗化学腐蚀性，有机物优良的分子裁剪与修饰的功能、多功能性等等，已成为新型的功能超分子材料，有关其物理化学性质及应用性的研究是近年来自组装化学领域的研究热点。在发光材料、磁性材料、小分子的吸附与分离材料、储氢容器及气体吸附和分离材料、手性催化材料、二阶非线性光学材料及化学传感器等方面的开展了卓有成效研究工作。

在工业飞速发展的当今社会，环境问题已成为全球重要和亟待解决的问题之一。传感器在排放控制，环境保护，公共安全，健康监测等领域发挥着重要作用。鉴于在医疗、农业、军事和环保等众多领域对于传感器的需求日益提高，新型高性能传感器的开发已经成为受到各行业普遍关注的重要课题。当前，多种类别不同、功能不同的气体监测设备已经被应用在工业及科研等领域。新型材料掺杂技术、MEMS工艺以及紫外光(UV)技术等先进技术已经应用于气体传感器领域，使得气体传感器的稳定性与灵敏度得以提高。目前为止，降低传感器的工作温度、和检测下限等气敏性能仍然是当前面临的一个挑战。

近年来，随着高新技术的发展，传感器技术已深入应用到国家战略规划、国民生产、生活的方方面面。是现代社会不可或缺的一个极为重要的部分。传感技术与控制技术、通信技术、计算机技术是信息技术的三大支柱聚。Langmuir，2010，2：1247-1253中Wang等基于主客体相互作用将AO5(4-(4-anilinophenylazo)benzenesulfonate)和表面活性剂(SDS)共插层到LDHs层间并制备成复合薄膜，该薄膜在35-65℃表现出可逆的热致变色性能。Sensor Actuat B-Chem，2011，155：264-269中Yi等人研究了ZnO纳米棒阵列复合石墨烯材料对乙醇的传感性能。结果表明，当该复合材料暴露在10ppm的乙醇气体中时，响应强度可达9左右，当乙醇气体浓度增加到50ppm，响应强度提高到90，这一数值明显高于之前报道的一维ZnO对乙醇传感的响应强度。Sensors，2011，11(2)：1261中Yuan等制备了基于介孔和大孔SnO₂传感器，并研究了其对H₂和NO₂气体的传感特性，结果表明引入介孔和大孔结构明显改善了SnO₂传感器的性能。随着对传感功能材料研究的不断深入，其应用领域也在不断扩展，但目前仍存在一些问题。1)现有材料的种类偏少，需要研发多种新的传感材料。2)传感材料多为重金属或有毒有机物，对环境造成很大危害随着世界各国对环境保护的重视以及人们环保意识的增强，发展环境友好型传感已是大势所趋。3)传感现象往往十分复杂，许多机理目前还不甚清楚。在传感材料的结构、物性、材料与外界因素之间的相互作用机理等方面有待更深入研究，分子模拟技术，过渡理论有望成为传感材料研究和应用的有力工具。