[发明专利]碳纳米管/聚吡咯复合纤维与制备方法及其在晶体管传感器中的应用

权利要求书

1.一种碳纳米管/聚吡咯复合纤维，其特征在于：它包括柔性纤维层、包覆设置在所述柔性纤维层表面上的碳纳米管层及化学原位聚合在所述碳纳米管层上的线状聚吡咯层；由所述复合纤维构建的晶体管传感器只对乳酸具备检测能力；

且该复合纤维的制备过程如下：

取表面清洁处理过的柔性纤维浸泡在碳纳米管分散液中，充分浸泡后取出得到表面包覆有碳纳米管层的柔性纤维，将表面包覆有碳纳米管层的柔性纤维置于包含有助剂、吡咯单体和去离子水的混合溶液A中，室温下搅拌反应均匀后，再滴加包含有氧化剂、5-磺基水杨酸及去离子水的混合溶液B，控制温度为0～4℃，充分反应后取出，洗净、干燥即得到碳纳米管/聚吡咯复合纤维；

所述碳纳米管分散液为由碳纳米管、表面活性剂及去离子水与乙醇混合溶剂且质量比为(1～10):(3～30):(100～1000)的各组分组成，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、硬脂酸或甘胆酸钠中的至少一种；

所述混合溶液A中，助剂的浓度为1～10g/L，吡咯单体的浓度为6～32g/L，所述助剂为蒽醌-2，7-二磺酸二钠盐或蒽醌-2-磺酸钠盐中的一种；

所述混合溶液B中，氧化剂的浓度为100～300g/L，5-磺基水杨酸的浓度为50～200g/L，所述氧化剂为9-水合硝酸铁、三氯化铁、过硫酸铵或过硫酸钾中的至少一种。

2.根据权利要求1所述碳纳米管/聚吡咯复合纤维，其特征在于：所述柔性纤维层的材质为尼龙、棉、蚕丝、涤纶或腈纶中的一种。

3.一种权利要求1或2所述碳纳米管/聚吡咯复合纤维的制备方法，其特征在于：取表面清洁处理过的柔性纤维浸泡在碳纳米管分散液中，充分浸泡后取出得到表面包覆有碳纳米管层的柔性纤维，将表面包覆有碳纳米管层的柔性纤维置于包含有助剂、吡咯单体和去离子水的混合溶液A中，室温下搅拌反应均匀后，再滴加包含有氧化剂、5-磺基水杨酸及去离子水的混合溶液B，控制温度为0～4℃，充分反应后取出，洗净、干燥即得到碳纳米管/聚吡咯复合纤维；

所述碳纳米管分散液为由碳纳米管、表面活性剂及去离子水与乙醇混合溶剂且质量比为(1～10):(3～30):(100～1000)的各组分组成，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、硬脂酸或甘胆酸钠中的至少一种；

所述混合溶液A中，助剂的浓度为1～10g/L，吡咯单体的浓度为6～32g/L，所述助剂为蒽醌-2，7-二磺酸二钠盐或蒽醌-2-磺酸钠盐中的一种；

所述混合溶液B中，氧化剂的浓度为100～300g/L，5-磺基水杨酸的浓度为50～200g/L，所述氧化剂为9-水合硝酸铁、三氯化铁、过硫酸铵或过硫酸钾中的至少一种。

4.一种碳纳米管/聚吡咯复合纤维基晶体管传感器，包括源漏电极及栅电极，其特征在于：所述源漏电极、栅电极均为权利要求3制备的碳纳米管/聚吡咯复合纤维制备得到。

5.一种权利要求4所述碳纳米管/聚吡咯复合纤维基晶体管传感器的制备方法，其特征在于：取长度2～3cm的碳纳米管/聚吡咯复合纤维的两端分别固定在PVC塑料板上，在固定处涂抹有导电银浆，制备得到源漏电极；再取长度2～3cm的碳纳米管/聚吡咯复合纤维经表面活性处理制备得到栅电极，再将所述源漏电极与栅电极十字交叉设置，并在所述十字交叉的交点处涂抹用于阻断两电极直接接触的电解液，即组装得到碳纳米管/聚吡咯复合纤维基晶体管传感器，所述电解液为聚乙烯醇、磷酸及去离子水的混合液。

6.根据权利要求5所述碳纳米管/聚吡咯复合纤维基晶体管传感器的制备方法，其特征在于：所述栅电极的表面活性处理过程如下：

取长度2～3cm的碳纳米管/聚吡咯复合纤维浸泡在浓度为1～10mg/mL的乳酸氧化酶溶液中，冰浴条件下处理12～24h，取出，再次在冰浴条件下置于质量百分比浓度为0.5～3％的全氟磺酸溶液中处理12～24h，取出、冰浴条件下风干，即制备得到栅电极。

7.一种权利要求4所述碳纳米管/聚吡咯复合纤维基晶体管传感器的应用，其特征在于：它在检测人体血液、汗液中乳酸浓度的电子皮肤传感器或织物中的应用，检测限为浓度为1nM/L～1mM/L的乳酸。