[发明专利]基于六氟双酚A修饰的碳纳米管气敏传感材质的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种气体检测技术领域的传感材质的制备方法，具体是一种基于六氟双酚A修饰的碳纳米管气敏传感材质的制备方法。

背景技术

随着纳米技术的发展，纳米气敏传感器已获得长足的进展。尤其是为了满足工业生产和环境检测的迫切需要，金属氧化物半导体纳米颗粒、碳纳米管及二维纳米薄膜等都已经用来作为敏感材料构成气敏传感器。

其中，碳纳米管由于其独特的一维纳米结构，具有许多常规传感器不可替代的优点：一是其具有非常大的比表面积，提供了大量气体通道，从而能够大大提高器件的灵敏度；二是大大降低了传感器工作温度；三是大大缩小了传感器的尺寸。因此，它在生物、化学、机械、航空、军事等方面具有广泛的发展前途。

经过对现有技术的检索发现，Nanotechnology中2010年第20期第345502页题为“Gas sensors based on deposited single-walled carbon nanotube networks for DMMP detection”(“自组装法制备单壁碳纳米管网络DMMP气敏传感器”)的文献提到，采用自组装的方法将半导体性的碳纳米管组装到氧化硅片表面，进一步结合微加工和剥离技术，在碳纳米管表面制备金电极，从而可以实现碳纳米管和电极之间的良好接触，所得到的碳纳米管传感器对DMMP具有良好的传感灵敏度。

为了进一步提高碳纳米管传感器的灵敏度，有必要在加工的过程中，对碳纳米管进行修饰，从而实现碳纳米管的良好分散，便于碳纳米管的加工处理，所得到的碳纳米管传感器对气体分子具有更好的传感性能。

Jinhuai Liu等人在Carbon中2010第48期第1262页题为“p-Hexafluoroisopropanol phenyl covalently functionalized single-walled carbon nanotubes for detection of nerve agents”(“用于神经毒气的检测的对六氟异丙醇苯基共价修饰的单壁碳纳米管的制备”)的文献撰文，采用重氮盐反应，将对氨基苯基六氟异丙醇与碳纳米管反应得到苯基六氟异丙醇修饰的碳纳米管，所得到的传感材质对DMMP具有优异的传感性能。然而，对氨基苯基六氟异丙醇制备工艺复杂，所用到的单体六氟异丙醇毒性较大。因此有必要寻找其他新的感应分子，对碳纳米管进行修饰处理。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于六氟双酚A修饰的碳纳米管气敏传感材质的制备方法，采用便宜易得的六氟双酚A作为原料，对碳纳米管进行修饰，并将所得到的修饰碳纳米管分散液滴加到电极表面，从而实现六氟双酚A修饰碳纳米管气敏传感材质的传感功能。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

第一步，将碳纳米管置于强氧化性酸中回流，除去碳纳米管中存在的杂质金属催化剂颗粒，并且使碳纳米管羧基化，具体步骤包括：将1重量份干燥的碳纳米管和20～100重量份强氧化性酸加热到50～120℃，反应0.5～100h，以滤膜抽滤，反复洗涤多次至中性，40～120℃真空干燥10～30h后得到羧基化酸化碳纳米管。

所述的碳纳米管为：多壁碳纳米管、双壁碳纳米管或单壁碳纳米管；

所述的强氧化性酸为：20～65％重量酸浓度硝酸、60～98％重量酸浓度硫酸、1/5～1/3摩尔比硝酸和硫酸混合溶液、1/5～1/3摩尔比高锰酸钾和硫酸混合溶液、1/5～1/3摩尔比高锰酸钾和盐酸混合溶液、1/5～1/3摩尔比高锰酸钾和硝酸混合溶液、1/5～1/3摩尔比过氧化氢和硫酸混合溶液、1/5～1/3摩尔比过氧化氢和盐酸混合溶液或1/5～1/3摩尔比过氧化氢和硝酸混合溶液。

第二步，将羧基化酸化碳纳米管置于酰化剂中回流，使带有羧基的碳纳米管完全酰化，具体步骤包括：加入酸化碳纳米管1重量份、酰化剂10～100重量份和溶剂10～100重量份，以50～100kHz超声波处理10～1000min后，加热到40～200℃，搅拌并回流下反应0.5～100h，抽滤并反复洗涤除去酰化剂，得到酰化碳纳米管。

所述的酰化剂为亚硫酰氯、亚硫酰溴、三氯化磷、五氯化磷、三溴化磷或五溴化磷；

所述的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、氯仿、四氢呋喃、乙酸乙酯、丙酮、乙腈、丁酮、三乙胺、吡啶、二甲胺基吡啶或以上各种溶剂的任意组合。