[发明专利]一种基于氧化钨作为乙醇气体传感材料的光学测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于氧化钨作为乙醇气体传感材料的测量方法。

背景技术

乙醇气敏传感器可于酒驾检查或工业生产中的乙醇含量的检测，避免交通事故或生产安全事故的发生，具有重要的实用价值。近年来，人们对乙醇传感器的开发更加广泛和深入，其中氧化钨的乙醇传感特性受到了研发人员的广泛关注。目前已有的基于氧化钨的乙醇气敏传感探测的方法均为在工作温度为200℃～400℃监测氧化钨材料的导电特性与乙醇浓度的依赖关系。这一在工作温度下的电学式探测方法对器件加工有着较高的要求，不仅需要氧化钨样品本身导通以及利用电极加工工艺实现对氧化钨样品导电性的测量，还需要制备加热元件和测温元件进行工作温度的调制。这使得基于氧化钨材料电学式气敏传感器的加工工艺复杂，成本高。此外，电学式传感器还容易受到外界电磁场的干扰，限制了电磁环境下测量准确性。光学气敏传感技术与传统的电学气敏传感技术相比，具有器件加工简单，不受电磁环境干扰和可远程操作等优势。

发明内容

本发明是要解决现有基于氧化钨的电学式乙醇气敏传感测量方法存在工作温度高，器件加工复杂，且容易受到外界电磁场干扰的技术问题，而提供一种基于氧化钨作为乙醇气体传感材料的光学测量方法。

本发明的一种基于氧化钨作为乙醇气体传感材料的光学测量方法是按以下步骤进行的：

一、水热法制备氧化钨纳米棒：在磁力搅拌的条件下向0.1mol/L～0.2mol/L的Na₂(WO₄)·2H₂O水溶液中逐滴加入浓度为2mol/L的硫酸水溶液至溶液的pH为1～1.5，搅拌30min～40min，在磁力搅拌的条件下加入(NH₄)₂SO₄和草酸，搅拌30min～40min，然后转移至水热反应釜中，在温度为180℃～200℃的条件下反应10h，将水热得到的产物用去离子水洗涤3次，然后用乙醇洗涤3次，在温度为80℃的条件下烘干4h，得到光学温度传感材料氧化钨纳米棒粉体；所述的(NH₄)₂SO₄和Na₂(WO₄)·2H₂O的摩尔比为1:(0.11～0.13)；所述的草酸和Na₂(WO₄)·2H₂O的摩尔比为1:(0.36～0.37)；

二、制备氧化钨气敏传感元件：将步骤一制备的光学温度传感材料氧化钨纳米棒粉体分散于溶剂中，得到0.01mol/L～0.1mol/L的氧化钨溶液，将25μL～100μL的0.01mol/L～0.1mol/L的氧化钨溶液均匀涂覆在基底上，在温度为60℃～100℃的条件下烘干30min～60min，然后进行氩气等离子体清洗或在氩气气氛下退火，得到氧化钨气敏传感元件；所述的氩气等离子体清洗的功率为10W～50W，清洗时间为5min～30min；所述的在氩气气氛下退火的温度为200℃～400℃，退火时间为1h；所述的基底的尺寸为8mm×12mm；

三、标准荧光强度值地确定：

①、在荧光光谱仪中安装一个不锈钢腔体，将氧化钨气敏传感元件放到荧光光谱仪中安装的不锈钢腔体中，在不锈钢腔体中的氧化钨气敏传感元件下方安装一个电子加热装置，密封不锈钢腔体，然后用电子加热装置将氧化钨气敏传感元件加热至温度A；所述的温度A为20℃～150℃；

②、在氧化钨气敏传感元件的温度为A的条件下用波长为325nm的激发光激发氧化钨气敏传感元件，测量得到氧化钨气敏传感元件在空气和温度为A的条件下波长为440nm的荧光强度值B；