[发明专利]一种动物肉用金属掺杂纳米石墨烯嗅觉传感器

说明书

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种动物肉用金属掺杂纳米石墨烯嗅觉感器。

背景技术

近年来，气敏传感器在医疗、空气净化、家用燃气和工业生产等领域得到了普遍应用，气敏传感器主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感和电化学气敏传感器等，其中用得最多的是半导体气敏传感器。气敏传感器最主要的作用是保障生产生活的安全，防止各种突发事件。传统的气敏检测系统普遍存在着响应速度慢、检测气体种类少、可重复性低、容易受温度气压等环境因素影响等不利因素，有的检测系统甚至因包含微机等仪器而机构庞大，制约了气敏传感系统的现场检测使用。

动物在宰杀后，随着时间的推移，动物肉会产生变质，动物肉品质的好坏直接关系到人们的健康问题，但是目前没有合适的便携式传感器针对动物肉的品质进行快速有效的监测。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种动物肉用金属掺杂纳米石墨烯嗅觉传感器。该金属掺杂纳米石墨烯传感器能够根据动物肉的挥发性气体精确地对动物肉进行检测。

本发明中，被测气体的浓度变化会引起纳米石墨烯制备的气体敏感膜的电导率变化，主要机理是气体敏感膜在吸附气体后，其电子能带发生了变化，通过电导率的变化就可以检测气体浓度的大小。阳极氧化铝材料自身重量轻，因此制备的传感器在重量上有优势，较轻质量的传感器有利于固定在不同的位置，易于使用；阳极氧化铝是一种典型的自有序多孔材料。

本发明的技术方案具体介绍如下。

本发明提供一种动物肉用金属掺杂纳米石墨烯嗅觉传感器，其包括第一电极和第二电极；所述第一电极上涂覆铜离子掺杂纳米石墨烯材料，形成涂覆层；其中：所述涂覆层的制备方法如下：

1)将纳米石墨烯用浓硝酸和浓硫酸处理得到酸化纳米石墨烯；

2)将工作电极接涂有酸化纳米石墨烯的电极，参比电极接甘汞电极，对电极接铂电极，以氯化铂水溶液为沉积液进行电镀，然后将电镀后的电极烘干，刮膜，得到镀铂纳米石墨烯材料；

3)取镀铂纳米石墨烯材料用水配制成悬浊液，向其中加入氯化铜，超声处理20～40小时后干燥得到铜掺杂镀铂纳米石墨烯材料；

4)将步骤3)得到的铜掺杂镀铂纳米石墨烯用聚乙二醇、乙醇配制成混合液，经超声分散均匀后，在第一电极表面均匀涂覆，然后在120-160℃下反应1.5-3.5h，得到涂覆层。

本发明中，第二电极由铝板经阳极氧化制备而成，第一电极通过将贵金属在第二电极表面采用直流磁控溅射工艺制备而成。

本发明中，步骤1)中，纳米石墨烯的直径为45～95nm。

本发明中，步骤2)中，氯化铂水溶液的浓度为0.8～1.2mg/L；烘干温度为580～620℃。

本发明中，步骤3)中，镀铂纳米石墨烯的浓度为5～7mg/L；镀铂纳米石墨烯和氯化铜的质量比为0.8:1～1.2:1。

本发明中，步骤3)中，将镀铂纳米石墨烯材料配制成悬浊液前，先将镀铂纳米石墨烯材料与纳米氧化锡、氧化镧、氧化铈或氧化锗中任意一种或几种混合。

本发明中，步骤4)中，聚乙二醇的数均分子量在400～1000。

本发明中，步骤4)中，铜掺杂镀铂纳米石墨烯、聚乙二醇和乙醇的投料比为(4～8)g：(0.4～1.8)g:150mL。

本发明中，步骤4)中，铜掺杂镀铂纳米石墨烯用水制成12～25wt％的悬浊液，在第一电极表面均匀涂覆，然后在45～75℃下真空干燥，得到涂覆层。

本发明中，步骤4)中，涂覆层的厚度为4～8μm。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

本发明用于动物肉的嗅觉传感器具有更高的灵敏度和更坚固的结构，结构简单、制造方便且成本低廉，而且操作简单，结构坚固，生产成本低，可重复性好便于批量生产，材料来源广泛，制备方法简单，重复性好。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。

实施例1

一种动物肉用金属掺杂纳米石墨烯嗅觉传感器，包括自上而下依次分布的涂覆层、第一电极和第二电极，第二电极由铝板经阳极氧化制备而成，第一电极为将贵金属在第二电极表面采用直流磁控溅射工艺制备而成，涂覆层是由将经过酸处理的纳米石墨烯铜离子掺杂后在第一电极表面涂覆而成。

第二电极由以下步骤制备而成：