[发明专利]一种对低浓度丙酮高选择性的复合气敏材料

说明书

本发明公开了一种对低浓度丙酮高选择性的复合气敏材料，属于气敏材料技术领域。该气敏材料的组成是石墨烯量子点‑La₂O₃‑ZnFe₂O₄复合材料，其中石墨烯量子点的质量占材料总质量的0.5‑1.5％，La₂O₃与ZnFe₂O₄的摩尔比为2.5％‑4％。以该材料作为敏感材料制成的旁热式气敏传感器对丙酮有高气敏选择性，在工作温度为125℃时，元件对1000ppm丙酮达灵敏度达到124‑156，对0.01ppm丙酮气体的灵敏度达到1.5‑2.2，并且对0.01‑1000ppm丙酮气体的响应和恢复时间分别不超过25s和54s；该气体传感器在125℃时，对常见干扰气体的灵敏度非常低，对1000ppm乙醇、甲醇、乙醛、甲醛的灵敏度不超过14，对1000ppm氨气、苯、甲苯、氢气的灵敏度均不超过4。

技术领域

本发明属于气敏材料技术领域，具体涉及一种用于检测低浓度丙酮的复合气敏材料，该材料用于制作气体传感器，制成的气体传感器对空气中低浓度丙酮有较高灵敏度和高选择性。

背景技术

丙酮是一种常见的VOC气体，对中枢神经系统有抑制、麻醉作用。丙酮蒸气对人体损害主要表现为对眼的刺激如流泪、畏光和角膜上皮浸润等，还引起眩晕、灼烧感、咽喉刺激、咳嗽等。因此检测和监测环境空气中的丙酮浓度有重要意义。另外，丙酮也是人体体内脂肪代谢产物，健康人呼出气体中丙酮浓度低于0.9ppm，糖尿病患者呼出的丙酮浓度在1.8ppm以上，因此定量分析有助于糖尿病的诊断。金属氧化物气体敏感材料对气体有较高的灵敏度，但是存在选择性不高，受其它气体干扰的缺陷。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种对低浓度丙酮高选择性的复合气敏材料。

本发明是通过以下技术方案予以实现的。

本发明提供一种对低浓度丙酮高选择性的复合气敏材料，该材料组成是石墨烯量子点、La₂O₃和ZnFe₂O₄，其中：石墨烯量子点占材料总质量的0.5～1.5％， La₂O₃与ZnFe₂O₄的摩尔比为2.5％～4％。

本发明同时提供了上述对低浓度丙酮高选择性的复合气敏材料的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)称取0.001mol Zn(NO₃)₂·6H₂O、0.002molFe(NO₃)₃·9H₂O、0.00005～0.00008molLa(NO₃)₃·6H₂O溶于20mL的去离子水；将1.5～4.5ml浓度为1mg/g 的石墨烯量子点溶液缓慢的加入到上述溶液，搅拌30min，超声处理混合溶液 30min得到悬浮液；

(2)向步骤(1)得到的悬浮液中滴加1mol/L的NaOH溶液至反应液的pH 为7.0；加去离子水至体积为70ml,随后将反应液转移至容积为100mL水热釜中在180～200℃下反应24h，待反应釜冷却后，产物用去离子水和无水乙醇洗涤，洗涤后的沉淀物放入烘箱中在60℃条件下烘24h，得到石墨烯量子点 -La₂O₃-ZnFe₂O₄复合气敏材料。