[发明专利]一种PEDOT:PSS/ZIF-8气敏材料、气敏元件、制备方法及应用

说明书

本发明涉及气体传感器技术领域，具体涉及一种PEDOT:PSS/ZIF‑8气敏材料、气敏元件、制备方法及应用，将ZIF‑8溶于超纯水中，超声分散均匀后继续加入EDOT单体和PSS，搅拌后加入引发剂APS，继续搅拌后得到溶液即为PEDOT:PSS/ZIF‑8复合材料，将所得到的PEDOT:PSS/ZIF‑8滴涂于柔性叉指电极上，干燥后并与12kΩ定值电阻、2节干电池串联成闭合回路，接入电压表并与定值电阻并联，即得PEDOT:PSS/ZIF‑8气体传感器；这种EDOT:PSS/ZIF‑8气敏材料、气敏元件的制备方法，解决了如何将ZIF‑8及其复合材料用于气体传感的问题，所制得的气敏材料选择性高，气体响应性好，可用于检测环境中的NHsubgt;3/subgt;浓度。

技术领域

本发明涉及气体传感器技术领域，具体涉及一种PEDOT:PSS/ZIF-8气敏材料、气敏元件、制备方法及应用。

背景技术

NH₃是一种有着刺激性气味的无机物。常用于制造氨水、氮肥(尿素、碳铵等)、复合肥料、硝酸、铵盐、纯碱等，广泛应用于化工、轻工、化肥、制药、合成纤维等领域。但同样，NH₃也是有害的。轻度吸收NH₃后，接触者会表现出咽喉干燥、喉咙痛、发声嘶哑等症状。重度吸收后，会有呼吸困难、眼角充血等表现，进一步的可能会心跳停止，危害生命。为此，检测周围空气中的NH₃浓度，预防NH₃中毒显得尤为重要。

聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)是使用最广泛的导电共轭聚合物之一，由于其具有优异的机械性能、较高的导电能力和良好的成膜特性，是制备柔性气体传感器的理想材料。

ZIFs是以金属离子作为金属化学配位点，以咪唑或者其衍生物作为有机连接体，通过化学键自组装形成的一种新型纳米多孔材料。由于其具有大的比表面积和高孔隙率，可以为气体吸附提供更多的活性位点，促进气体和复合材料的相互作用。但是关于ZIF-8在气敏传感材料方面的应用，鲜有报道。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

本发明的目的在于解决如何将ZIF-8及其复合材料用于气体传感的问题，提供了一种PEDOT:PSS/ZIF-8气敏材料、气敏元件、制备方法及应用。

为了实现上述目的，本发明公开了一种PEDOT:PSS/ZIF-8气敏材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：ZIF-8纳米材料的制备：称取10～20份六水合硝酸锌，将其溶于60～100mL溶剂中，超声分散均匀，再称取2-甲基咪唑30～40份，将其溶于60～100mL溶剂中，超声分散均匀，将中得到的两组溶液混合，快速搅拌，反应完成后取出溶液，离心并保留白色固体，用溶剂洗涤后继续离心，得到白色的固体ZIF-8，干燥得到最终产物ZIF-8；

S2：PEDOT:PSS/ZIF-8气敏材料的制备：称取0.2～2份步骤S2中得到的ZIF-8溶于10～40mL超纯水中，超声分散均匀后继续加入1～2份EDOT单体和1～2份PSS，继续搅拌30min后加入引发剂，搅拌24h后得到溶液即为PEDOT:PSS/ZIF-8复合材料。

所述步骤S1中的溶剂A为甲醇、乙醇和蒸馏水中的任一种，超声分散的条件为400W超声分散10min，离心条件为10000r/min，离心时间为5min。

所述步骤S2中超声分散的条件为800W超声分散10min。

所述步骤S2中的引发剂为APS、FeCl₃中的任一种。

步骤S2中的EDOT单体在引发剂的作用下聚合成PEDOT与PSS相互掺杂形成PEDOT/PSS，通过机械搅拌PEDOT/PSS与ZIF-8物理共混。