[发明专利]一种离子液体型湿敏元件

说明书

技术领域

本发明属电化学技术领域，特别是涉及一种以离子液体为湿敏材料的电子元器件及其制备方法。

背景技术

湿度不仅在工业生产，质量管理，环境控制方面起着重要作用，而且是与我们人类生活密切相关的物理量。在湿度测量领域，常使用湿敏元件利用其中湿敏材料对水分子的吸附能力或对水分子产生物理效应的方法来进行湿度的测量。根据使用的湿敏材料的不同，湿敏元件包括电解质湿敏元件、有机高分子材料湿敏元件(CN1423123A)、金属氧化物膜湿敏元件(CN2168250Y)和金属氧化物陶瓷湿敏元件(CN1571184A)等。Chen在《sensor letters》2005，3：274-295上综述了各种湿敏元件所使用的湿敏材料和传感机理。不同的湿敏元件，由于其不同的响应机理和响应特性，常具有不同的湿度响应和使用范围。目前，在湿敏元件中所使用的各种湿敏材料通常为非均相材料，材料对环境湿度的响应灵敏度很大程度上取决于对材料合成条件的精确控制。因此，湿敏元件间的互换性的控制仍比较困难。

室温离子液体是指在室温或室温附近温度下呈液态由离子所构成的物质，是继水和超临界二氧化碳后又一类绿色溶剂体系。在二十世纪90年代，对水和空气稳定的离子液体被陆续合成了出来。这些离子液体大多为由烷基吡啶阳离子、烷基咪唑阳离子、烷基季铵盐阳离子和烷基季磷盐等有机阳离子分别与含氟阴离子所组成。由于它们具有低蒸汽压、高的离子导电性、热稳定性好、电化学窗口宽等优良物理化学特性而在电化学、化学合成、分离过程、催化等领域都具有广泛的应用前景。亲水性室温离子液体能够与水相混溶，即使是疏水性离子液体也能有少量的水溶解在其中。当水溶解在离子液体后，会对离子液体的黏度、导电性等理化性质产生影响，此外，离子液体中的水含量也会使溶解在离子液体中的溶质的扩散系数发生改变。目前尚未见任何一种湿敏元件，是利用水含量对离子液体性质改变，以室温离子液体为湿敏材料来实现湿度测定的报道。

发明内容

所要解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是提供一种离子液体湿敏元件，以克服现有的湿敏元件传感器互换性差、性能不稳定、灵敏度低的缺陷。

技术方案

本发明的技术方案之一是提供一种离子液体型湿敏元件，由室温离子液体、离子液体载体和至少两个电极组成。

上述的离子液体型湿敏元件的优选方案之一为，所述的室温离子液体选自烷基咪唑类、烷基吡啶类、季铵盐类、季磷盐类、或苯并咪唑类离子液体中的一种或一种以上。更加优选的方案为，所述的室温离子液体选削1-乙基-3甲基咪唑][四氟硼酸]、[1-丁基-3甲基咪唑][六氟磷酸]、[1-奎基-3-甲基][四氟硼酸]、[N-丁基吡啶][六氟磷酸]、[N-丁基吡啶][四氟硼酸]、[N-庚基吡啶][六氟磷酸]、[二甲基乙醇基3-磺酸丙基铵][对甲基苯磺酸]、[三乙醇基3-磺酸丙基铵][对甲苯磺酸]、[二乙醇基磺酸丁基铵][硫酸氢]、[四丁基磷][二-(三氟甲基)磺酰亚胺]、[三丁基甲基磷][甲磺酸]、[三丁基十四烷基磷][二-(三氟甲基)磺酰亚胺]、[1-乙基-3-丁基苯并咪唑][四氟硼酸]、[1-乙基-3-丁基苯并咪唑][[六氟磷酸]、[1-乙基-3-丁基苯并咪唑][对甲基苯磺酸]1-乙基-3甲基咪唑四氟硼酸盐中的一种或一种以上。

上述的离子液体型湿敏元件的优选方案之二为，所述的离子液体载体为离子液体的容器、可固定化离子液体的膜或凝胶、可吸附离子液体的絮状载体、或者半导体基材。

上述的离子液体型湿敏元件的优选方案之三为，所述的电极为金属电极或非金属电极。进一步优选，所述的非金属电极为碳电极或者硅电极。

上述的离子液体型湿敏元件的优选方案之四为，当所述的电极为三个时，三个电极分别为工作电极、参比电极和对电极。

上述的离子液体型湿敏元件的优选方案之五为，当所述的电极为两个时，其中一个兼作参比电极和对电极。

本发明的技术方案之二是提供一种离子液体型湿敏元件的制备方法，其步骤包括：制备室温离子液体；和将室温离子液体、离子液体载体和至少两个电极组合成湿敏元件。

上述的离子液体型湿敏元件的制备方法的优选方案为，所述的室温离子液体选自烷基咪唑类、烷基吡啶类、季铵盐类、季磷盐类、或苯并咪唑类离子液体中的一种或一种以上。

本文所用，“互换性”是指：批次制作的湿敏元件对湿度响应值基本一致，这样元件可以被方便地相互交换，避免对湿敏元件作逐一标定。