[发明专利]一种柔性室温气体传感器及其制备方法

说明书

本发明属于气体传感器技术领域，公开了一种柔性室温气体传感器及其原位电化学制备方法。所述制备方法包括以下步骤：配制前驱液，并放于沉积槽中待用；制备阳极；将制备的阳极与阴极接通并放于前驱液中，所述阴极为石墨电极；通电以制备柔性气体传感器。本发明提供的加工方法通过在不导电高分子材料表面直接原位电化学聚合聚苯胺酸碱性气体传感器，实现了直接在多种高分子表面合成聚苯胺材料，得到了多种高分子衬底的柔性室温气体传感器。所述的制作方法简单、成本低、极易大批量生产、成品率高，有望用于高密度传感器的集成，而且加工得到的气体传感器具有良好气体响应和恢复性能以及优秀的稳定性。

技术领域

本发明属于气体传感器技术领域，具体涉及一种柔性室温气体传感器及其原位电化学制备方法。

背景技术

电沉积技术具有工艺简单，成本低，效率高和容易控制等特点，广泛应用于制备各种材料。掺杂后的聚苯胺具有优异的气体敏感性能，可广泛应用于气敏传感器领域。现有技术中的掺杂后的聚苯胺气体传感器的电化学沉积方法都是在导电材料表面上进行电沉积聚合聚苯胺而制成；或者在非导电材料表面先镀一层导电材料，然后在该材料表面再进行电沉积聚苯胺制备而成。现今电沉积合成的聚苯胺都无法在非导电衬底上直接合成聚苯胺，例如柔性聚合物衬底。目前研究的聚苯胺气体传感器材料一般需要先电沉积制备材料，再调制成糊状，最后涂覆于传感器衬底上，导致其气敏性能不稳定，且步骤法繁琐。

发明内容

本发明的目的是提供一种电化学法加工柔性室温气体传感器的方法以及由该方法制备得到的柔性室温气体传感器，用于解决现有技术中制备的气体传感器性质不稳定且响应恢复性能差的问题，并且再结合柔性衬底以后应用得到进一步提升。

本发明的技术方案为：

一种柔性室温气体传感器的原位电化学制备方法，包括以下步骤：

(1)配制由苯胺和酸组成的前驱液，并放于沉积槽中待用；

(2)制备阳极：选用洁净的高分子柔性材料充当衬底，并将其紧密缠绕在石墨电极上，并固定住材料两端；

(3)用石墨电极作为阴极，将制备的阳极与阴极接通并放于前驱液中；

(4)通电得到聚苯胺膜，取出缠绕在阳极表面的高分子柔性材料，经过润洗、干燥，得到高分子柔性衬底负载聚苯胺气体传感器。

优选地，所述前驱液中苯胺浓度为0.01mol/L-1.5mol/L，因为在25℃下，苯胺在0.01mol/L-1.5mol/L范围内能够获得一定厚度均匀的聚苯胺膜，而浓度太小聚苯胺产量太小或无法生长，浓度太高则超出了苯胺溶解度。

优选地，所述前驱液中酸浓度为0.01mol/L-3mol/L，因为酸用于苯胺质子化，辅助苯胺的溶解，浓度太小则苯胺难以溶解。

优选地，所述前驱液中的酸为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、十二烷基苯磺酸中的一种。

优选地，所述高分子柔性材料为尼龙丝、棉线、A4纸、卫生纸、棉花中的一种。

优选地，步骤(4)中通电电流为0.2-8mA，因为电流太小无法沉积或只能沉积出少量聚苯胺，电流太高易产生副反应如产生气体等问题从而导致电流效率降低。

优选地，步骤(4)中通电时间为10-240min。

优选地，步骤(4)中使用去离子水润洗，在室温下干燥。

优选地，所述前驱液体积与所得到的高分子柔性衬底负载聚苯胺气体传感器长度比为1.2mL/cm-2mL/cm。

由上述方法制备得到的柔性室温气体传感器。

本发明的有益效果如下：