[发明专利]基于二维超薄四氰合镍酸钴薄膜制备方法及其在氨气敏感检测中的应用

权利要求书

1.一种基于二维超薄四氰合镍酸钴薄膜的NH₃气体传感器制备方法，其特征在于：以六水合硝酸钴和四氰合镍酸钾为原料，采用聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性剂，柠檬酸钠作为控制剂，在两者共同作用下制备二维氰基桥联Co-Ni杂金属纳米片；

二维氰基桥联Co-Ni杂金属纳米片具体为四氰合镍酸钴Co[Ni(CN)₄]，其制备过程包括：

①将六水合硝酸钴Co(NO₃)₂·6H₂O和聚乙烯吡咯烷酮PVP溶解在甲醇CH₃OH中；

②将四氰合镍酸钾K₂[Ni(CN)₄]和柠檬酸钠Na₃C₆H₅O₇·2H₂O溶解在10mL，体积比1:1的甲醇-水混合溶剂中；

③将步骤①和步骤②所得两溶液混均并超声振荡；然后使用涡旋振荡器振荡；随后超声振荡，得到混合的均匀溶液；

④将均匀溶液在室温下静置后，重复以上步骤③至少一次；

⑤室温下放置至溶液变浑浊；通过离心收集四氰合镍酸钴纳米片，并用甲醇溶液离心洗涤多次；

⑥将获得的四氰合镍酸钴纳米片重新分散在甲醇溶液中，备用；

使用旋涂法制备四氰合镍酸钴薄膜传感器，旋涂法制备步骤包括：

首先，将叉指电极用双面胶固定在底座中央，并滴涂上固定量的二维四氰合镍酸钴纳米片分散液；然后，启动旋涂仪器，由于离心力，叉指电极上多余的分散液被瞬间甩出，仅剩下部分均匀涂覆在电极表面；最后，干燥电极，获得附着均匀的薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种基于二维超薄四氰合镍酸钴薄膜的NH₃气体传感器制备方法，其特征在于：在步骤①中，六水合硝酸钴与聚乙烯吡咯烷酮质量比为1:(4-10)；在步骤③中，六水合硝酸钴与四氰合镍酸钾质量比为1:(0.5-4)。

3.一种四氰合镍酸钴纳米片在氨气检测中的应用，其特征在于：四氰合镍酸钴纳米片根据如权利要求1或2所述制备方法所得，使用旋涂法制备四氰合镍酸钴薄膜传感器，并搭建气敏测试平台，在室温下对所得传感器进行NH₃的气敏特性测试。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：将四氰合镍酸钴薄膜传感器用于氨气动态响应特性、稳定性和响应恢复特性检测、选择性和湿度特性。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：在四氰合镍酸钴薄膜传感器的实时动态响应的NH₃气体检测中，将四氰合镍酸钴薄膜传感器暴露于气体浓度为0.75-30ppm范围的NH₃和空气中进行切换测量，每次切换的时间间隔为200s。

6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：在四氰合镍酸钴薄膜传感器的实时动态响应的NH₃气体检测中，绘制四氰合镍酸钴薄膜传感器的响应和气体浓度的拟合曲线图，通过检测限公式计算得到传感器的理论检测限LOD，传感器的检测限公式为：

LOD＝3σ/S

其中，σ为传感器到达通气平衡状态后一定时间内响应值的标准偏差，S为灵敏度。

7.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：在四氰合镍酸钴薄膜传感器的稳定性的NH₃气体检测中，将四氰合镍酸钴薄膜传感器在室温下暴露于1ppm、5ppm和10ppm三个浓度的NH₃进行重复性测试，每个浓度重复测试3次；通过在室温下将传感器暴露于5ppm、10ppm和30ppm的NH₃中，每隔5天测试一次传感器的响应值，持续一个月，评估四氰合镍酸钴薄膜传感器的长期稳定性。

8.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：将四氰合镍酸钴薄膜传感器用于不同相对湿度环境下的氨气检测，采用了不同饱和盐溶液模拟气敏传感器的湿度测试环境。