[发明专利]稠环方酰胺聚合物二氧化氮传感器及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了稠环方酰胺聚合物二氧化氮传感器及其制备方法和用途。清洁基板，并将叉指电极固定在所述基板上；称取稠环方酰胺聚合物分散在乙醇中，然后均匀刷涂至已经洗净烘干的叉指电极上，随后将刷好的器件在烘箱内干燥，得到稠环方酰胺聚合物二氧化氮传感器。本发明的气体传感器件显示出对二氧化氮拥有优秀的灵敏度和选择性，同时其最低检测限低至20 ppb。

技术领域

本发明属于有机半导体器件技术领域，具体涉及基于方酰胺聚合物的二氧化氮传感器及其制备方法和用途。

背景技术

二氧化氮（NO₂）是常见的有毒空气污染物之一，NO₂是一种红褐色，刺激性，有毒气体，具有特征性的刺激性气味，主要以不同氮氧比例的氮氧化物（NO_x）混合物形式存在。对于人类暴露1小时的LC50（暴露的50％的致死浓度）大约为174 ppm。NO₂的主要来源是煤和石油等燃料的燃烧，雷暴期间由于极端闪电引起的生物质燃烧，以及农业施肥导致的微生物固氮。NO₂值得注意的影响包括：呼吸道炎症，长期暴露导致的肺功能下降，呼吸系统疾病风险增加，对过敏原的反应性增强，产生酸雨造成植被，建筑物的损伤以及湖泊，溪流的酸化。国家环境空气质量标准中NO₂的年暴露限值由环境保护局（EPA）规定为十亿分之五十三（53 ppb）。到目前为止，大多数商业NO₂传感器很少达到ppb级别的检测限（LOD）或对其他非目标气体敏感。因此，开发能够高效，准确，可靠，快速检测低浓度的NO₂气体传感器迫在眉睫，尤其是研发能够用于高效检测二氧化氮的气敏聚合物很重要。

发明内容

针对上述情况，本发明采用一种稠环方酰胺聚合物来制备二氧化氮传感器，并且通过在不同浓度的二氧化氮环境中观察传感器的电流变化来检测不同浓度二氧化氮。本发明的二氧化氮传感器在对二氧化氮的检测限能达到20 ppb，并且传感器制作方便，价格低廉，稳定性好。

本发明采用如下技术方案：

一种二氧化氮传感器电极，其制备方法包括如下步骤，将稠环方酰胺聚合物与醇溶剂混合形成的方酰胺聚合物溶液刷涂在叉指电极表面，烘干，得到二氧化氮传感器电极。

一种稠环方酰胺聚合物二氧化氮传感器，包括叉指电极、位于叉指电极表面的气敏材料、基板；所述气敏材料由稠环方酰胺聚合物制备。

上述稠环方酰胺聚合物在制备二氧化氮传感器或者二氧化氮传感器电极中的应用或者上述二氧化氮传感器电极在制备二氧化氮传感器中的应用；上述稠环方酰胺聚合物二氧化氮传感器在检测二氧化氮中的应用；或者稠环方酰胺聚合物在检测二氧化氮中的应用。

一种检测环境中二氧化氮的方法，包括如下步骤，将叉指电极固定在基板上；将稠环方酰胺聚合物与醇溶剂混合形成的方酰胺聚合物溶液刷涂在叉指电极表面，烘干，得到基于方酰胺聚合物的二氧化氮传感器；将基于方酰胺聚合物的二氧化氮传感器置入待检测环境中，完成环境中二氧化氮的检测；本发明的检测为定性检测或者定量检测。

本发明所述稠环方酰胺聚合物的化学结构式如下：

本发明所述二氧化氮传感器电极或者稠环方酰胺聚合物二氧化氮传感器中，气敏材料的厚度为280～330μm，比如300μm；所述叉指电极由氧化铝基底、银-钯合金电极组成。进一步的，叉指电极以厚度为1mm的氧化铝为基底，其上设置有厚度为100~200 nm的银-钯合金电极；所述叉指电极的叉指宽度为200 μm，叉指间距为200 μm。

本发明稠环方酰胺聚合物二氧化氮传感器的制备方法，包括如下步骤，将叉指电极固定在基板上，将上述稠环方酰胺聚合物与醇溶剂混合形成的糊状物刷涂在叉指电极表面，烘干，得到基于方酰胺聚合物的二氧化氮传感器；优选的，所述醇溶剂选自乙醇、正丁醇中的任意一种，优选为乙醇；所述刷涂通过刷涂笔来完成；所述烘干的温度为60 ℃～70℃，时间为50～70分钟。