[发明专利]一种Fe-MOF衍生的α-Fe2

说明书

本发明属于气体传感器与环境检测技术领域，具体涉及一种基于Fe‑MOF材料衍生的α‑Fe₂O₃丙酮气体传感材料的制备方法。一种Fe‑MOF衍生的α‑Fe₂O₃丙酮气体传感材料的制备方法，室温下，将NH₃·H₂O与H₃BTC于去离子水中混合均匀，记为溶液A；将FeCl₂溶液在室温条件下缓慢滴加入A溶液中，得到橙红色的悬浊液，离心，烘干，清洗，最后用NH₄F溶液进行化学处理，干燥，焙烧。本发明制备的α‑Fe₂O₃传感材料具有良好的气敏性能，选择性能优秀，能明显筛分出丙酮与其它气体。本发明制备的α‑Fe₂O₃传感器的检出限低，能达到ppm级别，稳定性高，可满足早期糖尿病预防的长期检测需求。

技术领域

本发明属于气体传感器与环境检测技术领域，具体涉及一种基于Fe-MOF材料衍生的α-Fe₂O₃丙酮气体传感材料的制备方法。

背景技术

丙酮作为一种有机溶剂和有机合成原料，在工业生产和实验室广泛使用，其具有毒性，尤其会对人体的神经系统造成麻痹作用，并刺激人体的粘膜，抑止呼吸，使人呼吸困难。通常在500ppm以下对人体没有明显的危害，浓度达到500～1000ppm之间，会有刺激鼻、喉的症状，在1000ppm出现头晕、头痛，如果浓度达到2000～10000ppm时，可以产生头晕、倦睡、恶心、呕吐，更严重的会导致失去知觉、昏迷，甚至死亡。

同时，丙酮也是一种常见的呼气生物标志物。有医学研究和临床数据表明：正常人呼出气中丙酮的浓度在0.3～0.9ppm之间，而糖尿病患者呼出气中丙酮的浓度大于1.8ppm。目前检测呼吸丙酮的方法有三类：气相色谱法(质谱法)、激光光谱法和气体传感器的方法。前两种检测方法由于检测成本、操作难度、设备体积等缺点，无法适用于日常生活。气体传感器由于其体积小、制造成本低、操作简便等优点被广泛应用于易燃易爆、呼气分析、环境检测等领域。目前研制出的丙酮气体传感器存在选择性差，响应恢复时间长，长期稳定性差等缺点，无法完全满足日常的需求。

金属-有机骨架化合物(MOFs)作为一类由无机金属中心与有机配体结合形成的具有周期性网络结构的晶态多孔网络材料，其具有规律的孔道结构，大的比表面积和多金属位点等优点，因此常被作为金属氧化物半导体材料的前驱体。尤其MOFs可调节的孔道结构对于气体分子的扩散和吸脱附十分有利，使得MOFs及其衍生物在对气体选择性吸附这方面表现出良好的性能，成为具有鲜明特色的新型气敏传感材料。

因此，制备一种具有完整孔道结构、大比表面积、良好选择性的气敏材料具有重要的现实意义。基于以上背景，本发明以研究具有高选择性MOFs衍生的氧化物气体传感器为目标，通过温和的室温水溶液法制备MIL-100(Fe)，通过调控退火时间与温度，获得α-Fe₂O₃丙酮气体传感器。该实施方案充分利用了MOFs具有可调控孔道的特点，制备出对丙酮气体具有高选择性、响应恢复迅速且长期稳定的MOFs衍生的α-Fe₂O₃气体传感器。

发明内容

为了克服目前存在的技术问题，实现对丙酮的高选择性检测，本专利提供了一种选择性高、稳定性好、成本低、气敏性能优异、绿色环保的Fe-MOF衍生α-Fe₂O₃气体传感器的制备方法。

本发明采用的技术方案如下：