[发明专利]一种对乙酸气体高灵敏度高选择性的复合气敏材料

说明书

本发明公开了一种对乙酸气体高灵敏度高选择性的复合气敏材料，属于气敏材料技术领域。该复合气敏材料组成是C₃N₄‑SnO₂，其中C₃N₄的质量占材料总质量的8‑12％。以该材料作为敏感材料制成的旁热式气敏传感器，在185℃工作温度下，对0.1ppm乙酸的灵敏度在1.1‑1.3之间，元件对1000ppm乙酸达灵敏度达到35‑90，而对1000ppm的丙酮、甲醛、乙醇、乙醛和氨气的灵敏度在8以下，表明C₃N₄不仅提高了二氧化锡对乙酸气体灵敏度和气敏选择性，而且降低了检测乙酸气体传感器的工作温度，可以实现空气中乙酸浓度的快速检测，消除丙酮、甲醛、乙醇、乙醛和氨气等气体干扰。

技术领域

本发明属于气敏材料技术领域，具体涉及一种复合气敏材料，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乙酸有高灵敏度和较好选择性。

背景技术

乙酸是一种易挥发、具有强烈刺激性气味的无色液体，有较强腐蚀性，能导致皮肤、粘膜起泡、红肿症状，浓度较高时引起鼻炎、支气管炎，重者可发生急性化学性肺炎。美国、日本等国的卫生标准是25mg/m³(约9.3ppm)，我国未制定工作作业场所空气中乙酸的限值。目前测定空气中乙酸浓度的方法主要采用气相色谱法和离子色谱法等，这些方法需要较昂贵的仪器设备，采样分析需要耗费较长时间。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于较低工作温度下检测空气中乙酸气体的高灵敏度、高选择性的气体敏感材料，以期该材料可以消除丙酮、甲醛、乙醇、乙醛和氨气等对检测乙酸气体的干扰，实现对空气中乙酸气体浓度的快速检测。

本发明是通过以下技术方案予以实现的。

本发明提供了一种复合气敏材料，该气敏材料组成是SnO₂和C₃N₄，其中：C₃N₄的质量占材料总质量的8-12％；该气敏材料是通过以下步骤予以制备的：

(1)C₃N₄制备：把2克三聚氰胺放在坩埚中，在马弗炉中以5℃/分钟的速率升高至520℃，并在520℃恒温下保温5小时。自然冷却至室温后，产物用去离子水、无水乙醇分别洗涤三次，并在60℃下干燥24小时，研磨成粉末状待用。

(2)SnO₂制备：称取一定量的SnCl₄·5H₂O于烧杯中，加入20ml水，搅拌半小时后，用2mol/L的氨水溶液调节溶液的pH值为2。将反应液移至100ml水热反应釜中在180℃下反应10小时，得到的沉淀物用无水乙醇洗涤三次，产物再于80℃下24小时烘干，得到SnO₂。

(3)C₃N₄-SnO₂复合气敏材料制备：称取一定量的g-C₃N₄(g-C₃N₄占复合材料的质量比为8-12wt％)，加入80ml的甲醇中，超声分散1小时，得到g-C₃N₄悬浮液。在悬浮液中边搅拌边加入SnO₂，在通风橱中搅拌12小时至甲醇完全挥发，得到的沉淀物放在烘箱中在80℃下烘24小时，得到复合气敏材料。

进一步的，该复合气敏材料对丙酮、甲醛、乙醇、乙醛和氨气灵敏度差。