[发明专利]用于检测三乙胺的有机无机复合薄膜及气敏传感器

说明书

本发明公开了一种有机无机复合薄膜—还原氧化石墨烯/苝酰亚胺类化合物及其制备方法，它还涉及一种包含该有机无机复合薄膜的三乙胺气敏传感器。本发明提供一种用非共价键修饰的方法来制备有机无机复合薄膜，并将复合薄膜黏附到ITO叉指电极上，制成三乙胺气敏传感器。本发明获得一种气敏性能优异的传感器，对不同浓度的三乙胺具有响应性好、灵敏度高、响应及恢复时间快、重现性好、选择性强、抗湿性好的优点；且制备简单，生产成本低，绿色环保，可以用于对鱼类新鲜程度的检测。

技术领域

本发明涉及到用于检测三乙胺的有机无机复合薄膜及气敏传感器，属于有机无机复合材料技术领域。

背景技术

三乙胺(TEA)是一种挥发性有机物化合物(VOC)，被广泛的用作催化剂、防腐剂、有机溶剂和合成染料，也是工业上很重要的一种原料。但是它具有毒性和挥发性，易燃易爆炸，如果在工业生产过程中被泄漏出来，容易对环境和人类造成伤害；三乙胺也可以在死鱼和海洋生物的恶化过程中产生的含氮氧化物的微生物中分泌，三乙胺的浓度和比例可以作为评估鱼类和海鲜新鲜度的有效指标。因此，有必要制备选择性好的材料、灵敏度高的传感器，以在工业过程和鱼类加工行业和比较复杂的环境条件下迅捷快速的检测出微量三乙胺。

目前，通常使用凝胶色谱技术、电化学分析、比色法等方法检测环境领域的三乙胺气体，然而其体积大、价格高，无法实时检测等缺点限制了它们在实际生活中的应用。同时，各种基于金属氧化物半导体的化学阻抗型气体传感器，通常需要高的操作温度(200-500℃)，这限制了它们的实际应用。对于金属氧化物气体传感器来说，环境湿度也是一个挑战，它会产生错误的响应，从而产生不可靠的结果。

作为一种常见的n型有机半导体材料，苝酰亚胺(Perylene tetracarboxylicacid diimide，简称PDI)类化合物具有大的共轭体系，其分子内部及大环之间具有强烈的π-π相互作用，因此具有良好的热稳定性、化学稳定性以及独特的光电性质，以及具有高性能化学传感器所需的许多特性(具有较快的响应恢复速度、可在常温或接近常温下工作、成本低廉且易于工业化等)。另外，石墨烯是碳原子以sp²杂化方式构成的单层蜂窝状原子薄膜，作为最新一代的碳材料，其比表面积大、抗湿度性能好、导电性强、载流子迁移速率快、具有气体吸附能力等诸多优点，在气体传感器领域被认为是潜在的最有前途的材料。有机无机半导体复合材料由于其独特的异质结效应，更有利于电荷之间的转移，气体的自由扩散，增强气体的吸附和解吸。因此，制备有机无机复合薄膜对于研究其气敏性能具有重要的实用价值意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种室温下测定三乙胺的有机无机复合薄膜及其制备方法与应用。

本发明采用以下技术方案：

一种用于检测三乙胺的有机无机复合薄膜rGO/CN-PDI，其特征在于，制备方法如下：

(1)将苝酰亚胺类化合物(CN-PDI)的N,N-二甲基甲酰胺溶液缓慢加入到盛有氧化石墨烯(GO)的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，并在避光条件下搅拌18-24小时；将GO/CN-PDI溶液用N,N-二甲基甲酰胺离心洗涤5次，持续60分钟；GO/CN-PDI溶液为4.0-5.0mg/mL；

所述的苝酰亚胺类化合物，简称CN-PDI，其结构式，如式1所示；

(2)将聚四氟乙烯(PTFE)板前端放上GO/CN-PDI溶液，用制膜器制得0.5mm的薄膜；

(3)将PTFE板放置在带有真空阀的密闭容器里，同时将盛有20-30mL的乙酸乙酯也放到带有真空阀的密闭容器里；

(4)关闭密闭容器，打开旋塞，抽真空3-5次，每次5-10min，关闭旋塞，使蒸汽充满带有真空阀的密闭容器空间，静置18-24h后，取出后在70-80℃下干燥18-24小时，即获得GO/CN-PDI薄膜；