[发明专利]一种基于石墨烯红外发射单元的空气污染物检测仪

权利要求书

1.一种基于石墨烯红外发射单元的空气污染物检测仪，包括红外发射单元、探测单元以及设置在所述红外发射单元表面的滤光片，所述红外发射单元至少包括依次设置的聚铝硅酸盐层、石墨烯电热层、碳化硅层和可石墨化高分子层，以及穿插于所述碳化硅层和可石墨化高分子层的石墨烯微球，石墨烯电热层与电源相连，所述红外发射单元将电能转换成热能，并将热量以红外向外辐射，所述滤光片将所辐射的红外光进行过滤，以通过特定波段的红外光；石墨烯微球尺寸为 2～5um，碳化硅层和可石墨化高分子层的总厚度不超过石墨烯微球尺寸的1/4，微球壁厚少于5个原子层；

所述探测单元探测红外光，当含有污染气体时，相应波段的红外光被污染气体吸收而强度减弱，从而实现污染气体的检测。

2.根据权利要求1所述的检测仪，其特征在于，还包括一用于收集待测气体的腔体，所述腔体内至少滤除对应于所述滤光片允许通过波段的红外光。

3.根据权利要求2所述的检测仪，其特征在于，所述红外发射单元和探测单元分别设置于腔体相对的两侧。

4.根据权利要求1所述的检测仪，其特征在于，所述滤光片波段在4.5-4.7μm时，用于检测气体中CO含量；滤光片在4.5-4.7μm的透过率至少在50%以上，其余波段的截止率在90%以上。

5.根据权利要求1所述的检测仪，其特征在于，所述滤光片波段在5.2-5.3μm时，用于检测气体中NO含量；滤光片在5.2-5.3μm的透过率至少在50%以上，其余波段的截止率在90%以上。

6.根据权利要求1所述的检测仪，其特征在于，所述滤光片波段在7.2-7.3μm时，用于检测气体中SO₂含量，滤光片在7.2-7.3μm的透过率至少在50%以上，其余波段的截止率在90%以上。

7.根据权利要求1所述的检测仪，其特征在于，所述可石墨化高分子层由可石墨化高分子构成，所述可石墨化高分子选自分子量为3000-30000的聚酰亚胺、沥青或聚丙烯腈；所述聚铝硅酸盐层为长石层、云母层、高岭土层、沸石层或石榴石层；所述石墨烯微球是由浓度为0.1mg/mL-1 mg/mL的氧化石墨烯溶液喷雾而成，并经过化学还原和2800摄氏度高温处理制备得到，所述石墨烯微球的ID/IG值在0.001以下，且其尺度为2～5μm，壁厚小于4个原子层。

8.根据权利要求1所述的检测仪，其特征在于，所述红外发射单元是将多红外发射涂料在一基底上表面经离心喷涂、紫外固化后，进行加热定型后得到，所述离心的离心力范围为4000-12000rcf；所述紫外固化的温度为80-150℃，时间为1-6h；所述红外发射涂料的原料按重量份计包括：1重量份石墨烯微球、100-1000重量份机械剥离石墨烯、0.02-0.12重量份可石墨化高分子低聚物、1-4重量份聚铝硅酸盐、0.5-2重量份超支化碳硅烷以及0.01-0.1份过氧化物交联剂；所述超支化碳硅烷的分子量小于10000，支化度为1.1-2；所述可石墨化高分子低聚物的种类选自聚酰亚胺、沥青或聚丙烯腈，分子量为4000-12000；所述过氧化物交联剂包括：过氧化二异丙苯、过氧化甲乙酮、过氧化苯甲酸或2,5-二甲基-2,5双（叔丁基过氧基）己烷；聚铝硅酸盐选自长石、云母、高岭土、沸石或石榴石。

9.根据权利要求8所述的检测仪，其特征在于，加热定型的具体方法为：

升温到300℃，升温速度小于3℃/min，300℃保温2-4h；

升温到500℃，升温速度小于3℃/min，500℃保持1-2h；

快速升温到1600℃，升温速度大于100℃/min，1600℃保持1s-1min。