[发明专利]用于检测氨气的气敏材料的制备方法及气体传感器

说明书

本发明提供了一种用于检测氨气的气敏材料的制备方法及气体传感器，制备方法包括以下步骤：称取羧基化碳纳米管，并加入溶剂，以形成第一混合液；向第一混合液中加入分散剂，并进行超声分散处理，以形成第二混合液；对第二混合液进行离心沉降，离心沉降处理后的上层液体为气敏材料；其中，分散剂包括曲拉通和十二烷基硫酸钠，分散剂占羧基化碳纳米管的质量百分比为2％‑55％，气敏材料在室温下可检测到ppb级的氨气气体。本发明的制备方法，通过添加曲拉通和十二烷基硫酸钠作为分散剂，既能解决气敏材料的分散性问题，同时又不影响气敏材料的本身的测试性能，通过该制备方法制备的气敏材料可以在室温下检测到ppb级的氨气气体。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别是涉及一种用于检测氨气的气敏材料的制备方法和用于检测氨气的气体传感器。

背景技术

碳纳米管作为新型的纳米材料其应用十分广泛，在气敏材料领域也是研究的非常多，但是纯碳纳米管测试氨气响应很弱，在高浓度的氨气氛围中有响应，在低浓度下对氨气无响应。

现有技术中用于室温检测低浓度的氨气常用的材料为聚苯胺，但是聚苯胺属于高分子材料，非常不稳定，且随着测试时间的延长，聚苯胺的导电性逐渐变差。即电阻随着测试时间的延长，逐渐增大，直至增大到无穷大，因此不能用于氨气材料的长期稳定性测试。因此，需要开发在室温下检测低浓度氨气的纳米材料。而纳米材料又很容易团聚，使得其应用范围受限，在有些使用中需要纳米材料溶液具有较好的分散性。

纳米材料常见的分散方法有以下几种：

1、电分散法：由于纳米粒子表面存在等电点，通过调节PH值使得等电点的PH值相差最大时，可增加纳米粒子分散的稳定性，但是该方法只适合在水中分散。

2、化学分散法：即对纳米粒子进行表面改性，利用偶联剂、表面活性剂、分散剂等，对纳米粒子进行表面改性处理，改善纳米粒子的分散性。

3、物理分散法：使用高速剪切分散机的高速搅拌，用三辊机、研磨机的研磨分散，或者是球磨机的球磨以及超声分散等方法来实现纳米材料的分散。

其中，化学分散方法是一种运用的比较多的方法，因为化学方法相对来说分散效果最好，但是化学分散方法中加入了一定量的表面活性剂，使得纳米材料在某些应用领域的使用性能得到限制，因此，寻找一种既能解决纳米材料的分散性又不影响纳米材料本身性能的分散剂是非常重要的。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种用于检测氨气的气敏材料的制备方法，在该制备方法中，通过加入合适的分散剂，既能解决气敏材料的分散性问题，即解决了利用该气敏材料封装成的气体传感器的零点电阻的一致性问题，同时又不影响气敏材料的本身的测试性能，通过该制备方法制备的气敏材料可以在室温下检测到ppb级的氨气气体。

特别地，本发明提供了一种用于检测氨气的气敏材料的制备方法，包括以下步骤：

称取羧基化碳纳米管，并加入溶剂，以形成第一混合液；

向所述第一混合液中加入分散剂，并进行超声分散处理，以形成第二混合液；

对所述第二混合液进行离心沉降，离心沉降处理后的上层液体为所述气敏材料；

其中，所述分散剂包括曲拉通和十二烷基硫酸钠，所述分散剂占所述羧基化碳纳米管的质量百分比为2％-55％，所述气敏材料在室温下可检测到ppb级的氨气气体。

进一步地，在形成所述第一混合液的步骤中，称取所述羧基化碳纳米管的质量为1mg-10mg，加入所述溶剂的量为1ml-10ml。

进一步地，所述溶剂为去离子水、DMF和乙醇中的一种或多种。

进一步地，在所述分散剂中，所述曲拉通占所述羧基化碳纳米管的质量百分比为10％-50％，所述十二烷基硫酸钠占所述羧基化碳纳米管的质量百分比为2％-5％。