[发明专利]一种Cr金属有机框架的制备方法及其气体传感器的应用

说明书

本发明公开了一种Cr金属有机框架的制备方法及其气体传感器的应用，涉及高分子材料和气体传感领域，所述方法包括将Cr金属前驱体和有机配体按一定比例混合均匀，并转移至高压釜反应器；将所述高压釜反应器置于恒温反应箱反应，反应结束后冷却至室温，用溶剂洗涤处理，干燥得到Cr金属有机框架材料并应用于气体传感器。本发明通过高温熔融法制备金属有机框架材料，方法简便，易于放大制备。本发明的方法制备的Cr金属有机框架具有高的结晶性，将其应用于气体传感领域，对乙醇气体表现出高的选择性，乙醇灵敏度高达9.0。

技术领域

本发明涉及高分子材料和气体传感领域，尤其涉及一种Cr金属有机框架的制备方法及其气体传感器的应用。

背景技术

气体传感器是一种可以利用物质的物理或化学性质感知目标气体，并将其浓度信息转换成可视或可计量信号(如电信号)的装置。气体传感器在民用、工业、环境检测等方面都有着广泛的应用。

根据工作原理的不同，气体传感器可大致分为接触燃烧式、电化学式、光学式、固体电解质式、半导体式等多种类型。其中，半导体式气体传感器是根据半导体材料与气体分子之间的吸附作用改变材料电学特性来设计的。其缺点在于线性范围小和易受干扰，优点在于响应快、灵敏度高、结构简单、成本低、使用寿命长、稳定性好、易操作等，是目前市场占有率最高的气体传感器类型。目前，这类传感器使用的材料主要是金属氧化物半导体材料，如SnO₂、TiO₂、ZnO等。这类材料性能优异、价格低廉且制备简单，在传感器制备上有显著的优势。但是，这类材料的缺点之一在于它们的表面积小，阻碍了传感灵敏度的提升，已有大量研究表明具有大表面积的纳米结构可以产生更多的表面活性，这对于气体扩散是有利的，从而提升传感器的灵敏度。金属有机框架(MOF)材料由于大的比表面积以及可调控的孔径结构，被认为在气体传感领域有着很好的应用前景。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种Cr金属有机框架的制备方法及其气体传感器的应用。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是开发一种易于制备，便于大规模生产，价格低廉，且在气体传感领域具有高灵敏度、快速响应的金属有机框架材料。

为实现上述目的，本发明提供了一种Cr金属有机框架的制备方法，所述方法包括以下步骤：步骤1、将Cr金属前驱体和有机配体按一定比例混合均匀，并转移至高压釜反应器；步骤2、将所述高压釜反应器置于恒温反应箱反应，反应结束后冷却至室温，用溶剂洗涤处理，干燥得到Cr金属有机框架材料。

进一步地，步骤1所述Cr金属前驱体为CrCl₂。

进一步地，步骤1所述有机配体为4’4-联吡啶或吡嗪。

进一步地，步骤1所述高压釜反应器为50mL特氟龙衬里的不锈钢高压釜反应器。

进一步地，所述的CrCl₂和4’4-联吡啶质量比为1：10。

进一步地，步骤2所述恒温温度为200。℃

进一步地，步骤2所述反应时间为24小时。

进一步地，步骤2所述溶剂洗涤处理为分别用N,N-二甲基甲酰胺和乙腈洗涤。

进一步地，步骤2所述干燥为真空干燥。

一种如权利要求1-9任一项所述的Cr金属有机框架的制备方法得到的Cr金属有机框架在气体传感器中的应用。

本发明具有如下技术效果：

1)本发明通过高温熔融法制备金属有机框架材料，方法简便，易于放大制备。

2)本发明的方法制备的Cr金属有机框架具有高的结晶性，将其应用于气体传感领域，对乙醇气体表现出高的选择性，乙醇灵敏度高达9.0。