[发明专利]一种GO-MOF复合材料和二甲胺QCM传感器及其制备方法

说明书

本发明属于二甲胺气体检测技术领域，特别是涉及一种GO‑MOF复合材料和二甲胺QCM传感器及其制备方法。本发明要解决的问题是现有的二甲胺传感器敏感性低。本发明的技术方案是一种GO‑MOF复合材料的制备方法，包括如下步骤：将有机配体、稀土金属硝酸盐、辅助连接剂、DMF、H₂O、硝酸和氧化石墨烯混合，分散均匀；105～130℃反应24～72h；冷却、过滤、风干；无水DMF洗涤，乙醇置换出空隙中的DMF溶剂；真空干燥即可。还进一步在此基础上制备得到了基于GO‑MOF复合敏感膜的二甲胺QCM传感器。本发明中采用GO‑MOF复合材料作为敏感膜，QCM作为转化器件，构建一种对二甲胺气体的高效传感器，具有响应快、选择性好、灵敏度高等优点。

技术领域

本发明属于二甲胺气体检测技术领域，特别是涉及一种GO-MOF复合材料和二甲胺QCM传感器及其制备方法。

背景技术

二甲胺(DMA)是一种广泛用于药物、染料、杀虫剂和橡胶硫化促进剂、火箭推进剂等的化合物，其在高浓度有类似氨的气味，低浓度的有烂鱼恶臭味的气体(沸点7℃)，对人的皮肤、眼睛和呼吸道有强烈的刺激作用，过量暴露或吸入会对人体造成极大危害。在各类化工生产中二甲胺气体被确定为典型的环境气体污染物(GB4554-93)，规定其最高允许排放浓度为5mg/m³。目前，对二甲胺的检测分析方法主要有色谱检测法、质谱直接检测法、光谱分析法、犬类嗅觉系统和传感器检测法，但是这些方法操作繁琐、耗时长、分析检测滞后性、样品预处理及检测程序复杂等缺点。由于缺乏适合的敏感膜能高灵敏和高选择性对二甲胺产生响应，目前采用传感监测的方法进行二甲胺的高效检测目前还鲜有报道。

相关研究显示，目前二甲胺传感器多为基于纳米敏感膜的半导体传感器件，其存在检测灵敏度低、工作温度高，存在交叉敏感等问题。金属有机骨架(Metal-OrganicFrameworks，MOFs)材料是一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料，具有孔隙率高、比表面积大、孔径可调等优点，在气体传感领域具有广泛应用前景。目前研究已显示MOFs对多种VOCs具有良好的亲和和吸附能力，如HKUST-1、MOF-5、MIL-101、ZIF-8等。但MOFs材料选择性较差，大大限制了其在传感检测中的应用。

发明内容

本发明要解决的问题是现有的二甲胺传感器敏感性低。

本发明的技术方案是一种氧化石墨烯-金属有机框架(GO-MOF)复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤(1)、将有机配体、稀土金属硝酸盐、辅助连接剂、DMF、H₂O、硝酸和氧化石墨烯混合，分散均匀，得到合成母液；

步骤(2)、105～130℃反应24～72h；冷却、过滤、风干；无水DMF洗涤，乙醇置换出空隙中的DMF溶剂；真空干燥即可。

进一步的，氧化石墨烯添加量为稀土金属硝酸盐质量的1～20％，稀土金属硝酸盐是有机配体摩尔量的1～3倍，辅助连接剂是有机体配体摩尔量的5～20倍。

具体的，所述有机配体为1,4-萘二甲酸。

其中，所述稀土金属为Eu、Y或Tb。

进一步的，所述辅助连接剂为2-氟苯甲酸、2-氟-4-硝基苯甲酸或2-氨基-4-氟苯甲酸。

其中，所述真空干燥为在150℃下真空干燥12h。

本发明还提供所述方法制备得到的GO-MOF复合材料。

本发明还进一步提供了一种基于GO-MOF复合敏感膜的二甲胺QCM传感器的制备方法，包括如下步骤：

(1)将有机配体、稀土金属硝酸盐、辅助连接剂、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、H₂O、硝酸和氧化石墨烯混合，分散均匀，得到合成母液；