[发明专利]一种基于黑磷量子点的电阻型气敏传感器的制备方法

说明书

一种基于黑磷量子点的电阻型气敏传感器的制备方法，它属于气体敏感型传感器领域。它要解决现有含磷有机毒气的检测存在自动化程度低、成本高、设备体积大的问题。方法：一、黑磷量子点的制备；二、传感器中底板的制备；三、传感器中铜加热电极的制备；四、传感器中绝缘导热膜的制备；五、传感器中银叉指电极的制备；六、将黑磷量子点溶液滴涂在银叉指电极上并形成黑磷薄膜，然后在黑磷薄膜的一侧贴上聚酰亚胺薄膜胶带。本发明制备的传感器对DMMP蒸汽有显著反应，灵敏度高，具备作为检测DMMP蒸汽传感器的能力。本发明传感器具有体积小，自动化程度高，可以长时间使用，重复性好，灵敏度高等优点。本发明应用于含磷有机物挥发产生蒸汽的检验。

技术领域

本发明属于气体敏感型传感器领域，具体涉及一种基于黑磷量子点的电阻型气敏传感器的制备方法。

背景技术

随着科技的发展，气敏传感器已获得长足的进展。尤其是为了满足工业生产和环境检测的迫切需要小型化敏感性高的气体传感器。保护工业生产过程中人员安全，环境不被污染。

在工业生产中，尤其是在合成有机磷神经毒气、有机磷杀虫剂、有机磷杀菌剂、有机磷除草剂、化学治疗剂、增塑剂、抗氧化剂、表面活性剂、络合剂、有机磷萃取剂、浮选剂和阻燃剂等过程中难以避免的产生蒸气。这些有机物或化合物中大都含有碳-磷键或含有机基团的磷酸衍生物。

磷元素是生物构成细胞膜和生物物质代谢的重要元素，是生物包括植物动物甚至细菌的重要组成元素，所以磷及其化合物、有机物往往具有较好的生物相容性。正是利用这一特点人类制备了神经毒气、有机磷农药。

在神经传递信号的过程中，神经突触产生的动作电位会使细胞膜释放乙酰胆碱，乙酰胆碱经过扩散到达下一神经细胞突触，并与乙酰胆碱受体相结合。这一过程完成后，即为神经细胞完成了一次信号的传递。这之后乙酰胆碱酯酶会迅速将乙酰胆碱水解，将受体位置清空为下一次神经信号的传递创造条件。

这些含磷有机物尤其是有机磷酸酯类衍生物，他们被用于制造神经毒气，杀虫剂等。它们当中含有的亲电子基正磷原子P^δ+比动物神经细胞中的乙酰胆碱中C^δ+亲电子能力要更强，所以会比乙酰胆碱更早的同乙酰胆碱酯酶亲和。影响乙酰胆碱的水解从而阻断神经细胞传递信号。致使动物快速死亡。

二维纳米材料的发现使气体传感器的研究取得重大进展。二维层状纳米材料因良好的导电性、大的体积比表面积以及高表面活性位点等特性在气体传感器中的应用潜力引起广泛关注。其在低功耗和高灵敏度的气体传感平台中具有更广阔的发展前景。目前常见的二维材料如石墨烯、过渡金属硫化物及碳氮氧化物等都是性能优良的化学传感材料。

传统检测含磷有机毒气的检测方法通常有以下几种：

1.化学比色法：对于特定的化学品要使用相应的化学比色管或检测试纸；试剂制造成本高每一种含磷气体都需要单独的比色管，操作成本大。

2.气相色谱技术、液相色谱技术、质谱技术这几种方法联用能够精确测定化学战剂，但是设备巨大价格昂贵只能安装在专业实验室。

3.红外光谱探技术：不同结构的化合物分子在吸收红外光时，分子转动和原子振动时所需的能量不同；红外光谱,化学探测器就是利用这种原理制造的；这种设备因为体积和成本往往只能安装在专业检测车辆上。

4.火焰光度法探测技术：火焰光度法探测技术十分灵敏，主要用来探测含硫、磷的化合物；火焰光度探测器利用氢气的燃烧，分解空气中的化学毒剂；在一定的火焰温度下，磷和硫发射出特定波长的光，经光电倍增管转换成电信号后得到与被测物浓度相关的检测结果；实验过程复杂，时间长，需要专业人员操作。

神经毒剂是化学战剂中毒性最大的气体，其战效强、危害大，对战场和公共安全等领域的威胁大，因此发展灵敏度高、响应快速的便携化学战剂传感器受到了更多的重视。目前神经毒剂的检测的碳纳米管传感器的制备工艺复杂，成本高。

发明内容