[发明专利]基于金修饰富含氧空位二氧化锡的DMMP传感器及其制备方法

说明书

一种具有气敏响应特性的金修饰富含氧空位二氧化锡纳米材料的电阻型DMMP传感器及其制备方法，属于气体传感器技术领域。该传感器为管式结构，由外表面带有两条平行且彼此分立的环状Au电极Al₂O₃陶瓷管衬底、涂覆在陶瓷管外表面和环状Au电极上的金修饰富含氧空位的二氧化锡纳米材料气体敏感薄膜、穿过陶瓷管内部的镍铬合金加热线圈组成。本发明可以通过控制反应温度、反应时间以及反应前驱物的比例实现表明金修饰富含氧空位二氧化锡纳米材料的组成、结构等性能的调控。该纳米材料对DMMP具有优异的气敏特性，具有高的灵敏度和快的响应恢复速率，解决了纯态半导体氧化物材料检测DMMP时面临的灵敏度低和无法恢复的问题。

技术领域

本发明属于气体传感器技术领域，具体涉及一种具有气敏响应特性的金修饰富含氧空位二氧化锡纳米材料的电阻型DMMP传感器及其制备方法。

背景技术

有机磷化合物是指一类含有有机官能团的磷酸或者磷酸酯类衍生物，能够强烈抑制生物体内乙酰胆碱酶的生物活性，导致生物体的神经系统紊乱，甚至死亡。基于有机磷化合物具有非常高的毒性，有机磷化合物被用作战场上的神经性毒剂，例如，沙林、塔崩、梭曼等。同时，有机磷化合物也是农业领域常用的一类高效杀虫剂，例如，敌敌畏、乐果等。甲基膦酸二甲酯(DMMP)是一种常用的添加型有机磷阻燃剂，其分子结构与沙林等有机磷化合物具有类似的化学结构，常用作沙林以及有机磷化合物类有机农药的模拟物进行研究。因此，近年来防化部门和环境保护部门迫切需求一种高灵敏度、轻便、快速的DMMP检测技术。

目前，检测DMMP的方法有很多，包括气相色谱法、分光光度法、电化学分析法、比色法、石英晶体微天平法等。尽管这些方法可以实现定量分析DMMP的浓度，但是这些方法普遍存在耗时长、依赖于仪器设备、操作复杂等问题。基于半导体氧化物的电阻型气体传感器其具有制备方便、成本低廉、来源广泛、体积小、灵敏度高等优点，成为气体检测领域一种具有巨大应用前景的检测技术。目前，二氧化锡、氧化锌等微纳米材料被用于检测DMMP，但是半导体氧化物气体传感器在检测DMMP时存在着检测限高、响应恢复特性差等问题。因此，设计新型半导体氧化物敏感材料，提升DMMP气体传感器的敏感特性，获得性能优异的DMMP传感器对公共安全和环境安全具有现实意义和巨大价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高灵敏度DMMP响应特性的基于金修饰富含氧空位二氧化锡纳米材料的电阻型DMMP传感器及其制备方法。

本发明所述的一种基于金修饰富含氧空位二氧化锡纳米材料的电阻型DMMP传感器，为管式结构，由Al₂O₃陶瓷管衬底、涂覆在Al₂O₃陶瓷管衬底外表面的两条平行且彼此分立的环状Au电极、涂覆在Al₂O₃陶瓷管外表面和环状Au电极上的气体敏感薄膜、穿过Al₂O₃陶瓷管内部的镍铬合金加热线圈组成；其特征在于：该气体敏感薄膜为金修饰富含氧空位的二氧化锡纳米材料，其由如下步骤制备得到：

(1)将5.0～10g商业化的二氧化锡粉末(国药集团化学试剂有限公司)在真空、80～100℃热处理12～24h；

(2)将步骤(1)得到的二氧化锡粉末加到甲苯溶液中，甲苯的体积为100～150mL，超声使其分散均匀；然后向上述溶液中加入1.0～2.0g二甲基二氯化锡，室温搅拌2～3h，得到二甲基二氯化锡与二氧化锡混合溶液；

(3)将8～10mL三乙胺加入到步骤(2)得到的二甲基二氯化锡与二氧化锡混合溶液中，继续室温搅拌2～4h；将上述溶液进行离心分离、乙醇洗、烘干，得到有机锡烷修饰的二氧化锡材料；

(4)将步骤(3)得到的有机锡烷修饰的二氧化锡材料在500～600℃下煅烧2～4h，得到富含氧空位二氧化锡纳米材料粉末；