[发明专利]一种高灵敏度氨类气体传感器及其制备方法

摘要

本发明涉及一种高灵敏度的氨类气体传感器，以谐振式微悬臂梁为质量型敏感检测平台，以高羧基含量（重量百分比为20%以上）的介孔纳米颗粒材料为敏感材料，依靠酸性基团与具有碱性的氨类气体之间存在的酸碱特异性吸附作用，获得灵敏度为ppb量级的氨类气体传感器。本发明采用共缩聚方法和后嫁接方法相结合制得高羧基含量的氨类气体敏感材料，其具有高羧基含量、高比表面积、短介孔孔道等优点，克服了传统的SBA‑15型介孔粉末类氨气敏感材料存在的羧基含量少、比表面积小以及介孔孔道过长，使得氨类气体分子难以扩散至介孔孔道内部等缺点。本发明实施方案先进，可用于氨气、三甲胺以及甲胺磷等分子的高灵敏度检测，具有现实的应用意义。

主权项

1.一种氨类气体传感器，包括质量型敏感检测平台和敏感材料，其特征在于，所述质量型敏感检测平台为谐振式微悬臂梁，所述敏感材料为高羧基含量的介孔纳米颗粒材料，所述高羧基含量是指所述介孔纳米颗粒材料中羧基基团的重量百分比为20％以上，所述高羧基含量的介孔纳米颗粒材料是通过共缩聚方法和后嫁接方法相结合制得，选自以下制备方法之任一：制备方法一，包括以下步骤：(a1)制备高羧基含量的介孔纳米颗粒材料a11)共缩聚方法：碱性环境下，采用十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，三羟基硅基乙酸钠水溶液与正硅酸乙脂反应，制得羧基功能化的介孔纳米颗粒；a12)后嫁接方法：步骤a11)制得的羧基功能化的介孔纳米颗粒与带有羟基的硅烷偶联剂反应，所述带有羟基的硅烷偶联剂的羟基与所述羧基功能化的介孔纳米颗粒表面的硅羟基发生缩合反应，制得高羧基含量的介孔纳米颗粒材料；所述步骤a12)中，所述羧基功能化的介孔纳米颗粒与所述带有羟基的硅烷偶联剂的重量比为0.025-0.1；制备方法二，包括以下步骤：(b1)制备高羧基含量的介孔纳米颗粒材料b11)共缩聚方法：碱性环境下，采用十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，三羟基硅基乙酸钠水溶液与正硅酸乙脂反应，制得羧基功能化的介孔纳米颗粒；b12)后嫁接方法：步骤b11)制得的羧基功能化的介孔纳米颗粒与带有氰基的硅烷偶联剂反应，所述带有氰基的硅烷偶联剂的氰基与所述羧基功能化的介孔纳米颗粒表面的硅羟基发生缩合反应获得含有氰基的介孔纳米颗粒，然后再将所述含有氰基的介孔纳米颗粒的氰基氧化为羧基，制得高羧基含量的介孔纳米颗粒材料；所述步骤b12)中，所述羧基功能化的介孔纳米颗粒与所述带有氰基的硅烷偶联剂的重量比为0.025-0.1。