[发明专利]一种对乙酸气体高气敏选择性的锡酸钡纳米管气敏材料

说明书

本发明公开一种对乙酸气体高气敏选择性的锡酸钡纳米管气敏材料，属于气敏材料技术领域。该材料组成是锡酸钡纳米管，锡酸钡纳米管材料用静电纺丝法制备，锡酸钡纳米管的长度大约10‑100微米，半径500‑1000纳米，纳米管壁由平均粒径为50纳米的锡酸钡粒子构成。以该材料作为敏感材料制成的旁热式气敏元件，在工作温度为245℃时，元件对1000ppm乙酸灵敏度达到91‑96.8，对乙酸检测限低至0.3ppm，并且对0.3‑1000ppm乙酸气体的响应和恢复时间分别不超过50s。该元件在相同工作温度245℃时，对1000ppm的乙醇、丙酮的灵敏度均低于6.7，即锡酸钡纳米管气敏材料对乙酸气体有高气敏选择性。

技术领域

本发明属于气敏材料技术领域，具体涉及一种对乙酸气体高灵敏、高选择性的锡酸钡纳米管气敏材料。

背景技术

乙酸是一种易挥发、具有强烈刺激性气味的无色液体，有较强腐蚀性，能导致皮肤、粘膜起泡、红肿症状，浓度较高时引起鼻炎、支气管炎，重者可发生急性化学性肺炎。美国、日本等国的卫生标准是25mg/m³(约9.3ppm)，我国未制定工作作业场所空气中乙酸的限值。目前测定空气中乙酸浓度的方法主要采用气相色谱法和离子色谱法等，这些方法需要较昂贵的仪器设备，采样分析需要耗费较长时间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于检测空气中乙酸气体的高灵敏度、高选择性的气体敏感材料，该材料可以消除丙酮、乙醇等对检测乙酸气体的干扰，提供一种快速检测空气中乙酸气体浓度的途径。

本发明是通过以下技术方案予以实现的。

本发明提供了一种对乙酸气体高气敏选择性的锡酸钡纳米管气敏材料，该材料组成是锡酸钡纳米管，锡酸钡纳米管的长度为10-100微米，半径为500-1000纳米，纳米管壁由平均粒径为50纳米的锡酸钡粒子构成。

本发明中锡酸钡纳米管的制备方法及过程是：将0.001摩尔Ba(NO₃)₂和0.001摩尔SnCl₄·5H₂O搅拌溶解到二甲基甲酰胺(DMF)中，加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP，分子量130000)，搅拌溶解，得到静电纺丝用溶液，溶液中PVP质量百分含量为15％，Ba(NO₃)₂和SnCl₄·5H₂O质量之和占溶液质量15％。将溶液加入到医用注射器中，针尖和收集铝箔与高压电源相连，电压17-18kV，针尖在上，针尖与收集铝箔之间距离13-15厘米，在重力和电场作用下，4小时后在铝箔上收集锡酸钡纳米管的前驱体，将前驱体在空气中200℃干燥10分钟，在马弗炉中热处理2小时，热处理温度680-720℃，升温速率1℃/min。

本发明的材料可以作为乙酸气体敏感元件的敏感材料，利用该材料制作旁热式气敏元件的方法是：将0.1克材料与0.5克松油醇混合研磨制成浆料，用小毛刷将浆料涂到氧化铝陶瓷管的表面；氧化铝陶瓷管的尺寸是：长6毫米，内径1.6毫米，外径2毫米，在氧化铝管两端用金浆电极，电极上焊有金丝作为引线，电极之间距离是1毫米；在氧化铝管内放置镍铬合金丝作为加热丝，通过控制流过加热丝的电流和加热丝两端电压可以控制氧化铝管表面敏感材料的工作温度；将涂有敏感材料浆料的氧化铝管放在红外灯下烘干，即得到旁热式气敏元件。元件对某种气体的灵敏度是在工作温度下，元件在空气中电阻与元件在被测气体中电阻的比值。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1、本发明通过通过静电纺丝法制备锡酸钡纳米管，纳米管壁由锡酸钡纳米粒子构成，中间空心，有利于气体扩散，纳米粒子有利于吸附气体。