[发明专利]一种凝胶电解质及其制备方法、气体传感器和应用

权利要求书

1.一种气体传感器，其特征在于，所述传感器包括外壳，所述外壳中的工作电极、参比电极和对电极，以及凝胶电解质；其中，所述外壳包括至少一开口，所述凝胶电解质与所述工作电极、参比电极和对电极电接触，所述工作电极、参比电极和对电极彼此电绝缘；

所述凝胶电解质包括有机聚合物和离子液体，所述凝胶电解质中分散有二维纳米材料，所述二维纳米材料为半导体和/或绝缘体。

2.如权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述有机聚合物包括聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚环氧乙烯、聚甲基丙烯酸甲酸和聚丙烯腈中的任意一种或至少两种的组合。

3.如权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，所述有机聚合物包括聚偏二氟乙烯。

4.如权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述离子液体包括咪唑类、吡啶类和哌啶类中的任意一种或至少两种的组合。

5.如权利要求4所述的气体传感器，其特征在于，所述离子液体包括咪唑类。

6.如权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述离子液体与有机聚合物的质量比为0.5:1～20:1。

7.如权利要求6所述的气体传感器，其特征在于，所述离子液体与有机聚合物的质量比为5:1～10:1。

8.如权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述二维纳米材料包括氧化石墨烯、氮化硼、硅烯、锗烯和黑磷中的任意一种或至少两种的组合。

9.如权利要求8所述的气体传感器，其特征在于，所述二维纳米材料包括氧化石墨烯。

10.如权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述凝胶电解质中二维纳米材料所占的百分比为0.01～0.5wt％。

11.如权利要求10所述的气体传感器，其特征在于，所述凝胶电解质中二维纳米材料所占的百分比为0.1～0.2wt％。

12.如权利要求10所述的气体传感器，其特征在于，所述凝胶电解质的制备方法包括如下步骤：

(1)将离子液体和有机聚合物加入有机溶剂中，20～80℃下搅拌2～24h进行交联反应得到胶液；

或，

将有机聚合物单体、离子液体与有机溶剂混合，在45～80℃下搅拌2～24h进行聚合反应得到胶液；

(2)将二维纳米材料分散于步骤(1)所得胶液中，浇注于模具内，干燥除去有机溶剂，得到凝胶电解质。

13.如权利要求12所述的气体传感器，其特征在于，步骤(1)所述交联反应的搅拌温度为30～40℃，时间为5～7h。

14.如权利要求12所述的气体传感器，其特征在于，步骤(1)所述聚合反应的搅拌温度为55～65℃，时间为5～7h。

15.如权利要求12所述的气体传感器，其特征在于，步骤(2)所述分散的方式包括搅拌和/或超声。

16.如权利要求15所述的气体传感器，其特征在于，所述搅拌的时间为1～8h。

17.如权利要求16所述的气体传感器，其特征在于，所述搅拌的时间为3～5h。

18.如权利要求12所述的气体传感器，其特征在于，步骤(2)所述分散的过程中加入表面活性剂。

19.如权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述开口覆盖有透气膜。