[发明专利]一种钠型MTW分子筛及其制备方法和应用、氨气气体传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种钠型MTW分子筛及其制备方法和应用、氨气气体传感器及其制备方法和应用，属于化学电阻式气体传感器技术领域。本发明提供了的钠型MTW分子筛，所述钠型MTW分子筛的硅铝比为20～35。本发明提供的钠型MTW分子筛的孔道和笼中的Na⁺离子作为可自由移动的阳离子，用于平衡硅铝酸盐分子筛骨架负电荷，本发明提供的钠型MTW分子筛的硅铝比低，具有离子电导率高且电阻小的优点，以本发明提供的钠型MTW分子筛作为敏感材料，提高化学电阻式氨气气体传感器的性能与稳定性，为沸石分子筛在传感领域的应用提供理论依据，而且提供的氨气气体传感器对于呼气中氨气检测的灵敏高、选择性高、耐湿性高、检测精度高且稳定性高。

技术领域

本发明涉及化学电阻式气体传感器技术领域，具体涉及一种钠型MTW分子筛及其制备方法和应用、氨气气体传感器及其制备方法和应用。

背景技术

研究发现，人体呼气中的氨气(NH₃)与血液中的血尿素氮存在一定的线性关系，健康人呼气中氨气的浓度范围为300～1800ppb，而终末期肾功能衰竭患者呼气中氨气的浓度范围显著增高，在820～14700ppb之间。因此，通过实时、快速、精准检测呼气中NH₃，实现非侵入性、高效的慢性肾脏病诊断具有重要的科学意义和应用价值。

目前，呼气中NH₃检测方法主要是基于色谱、光谱和质谱的检测技术，虽然上述检测技术具有灵敏度高、选择性好和响应快的优点，但也存在检测仪器体积较大、测试过程繁琐复杂、仪器维护成本较高、仅适合于医院使用等缺点。近年来，随着微机械加工技术与纳米材料技术的快速发展，小型化、轻量化、集成化、智能化的化学电阻式气体传感器在无创呼吸分析及非植入式疾病诊断方面逐渐展示出巨大的应用潜力。但是，目前所研究的基于半导体氧化物(或有机半导体)纳米敏感材料的化学电阻式NH₃传感器普遍存在灵敏度低、选择性不突出、响应/恢复时间长、稳定性较差、易在高湿环境中失效等问题，无法用于气体组分复杂且湿度较大的呼气中NH₃检测。

沸石分子筛由于具有长程有序多孔结构、高吸附容量、可在骨架结构中自由移动的金属阳离子、可调变酸性、高水热稳定性、疏水性以及催化活性等优点，被视为新一代纳米NH₃敏感材料。1998年，H型/Na型Beta分子筛被首次证实具有氨敏性质，此后研究人员一直期望构筑高性能分子筛基气体传感器用于NH₃的高灵敏、高精准检测。目前，研究人员通过使用光谱检测技术、电化学复阻抗谱检测技术、耗散型石英晶体微天平(QCM)检测技术和微波检测技术，以Beta、MFI、FAU分子筛等为纳米敏感材料，实现了高浓度NH₃的检测。但是，由于上述分子筛的电阻较大(1000Mohm)，制成化学电阻式NH₃气体传感器后对呼气中NH₃的检测灵敏度差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钠型MTW分子筛及其制备方法和应用、氨气气体传感器及其制备方法和应用。本发明提供钠型MTW分子筛电阻小，以钠型MTW分子筛作为敏感材料制备的氨气气体传感器对于呼气中NH₃的检测灵敏度高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种钠型MTW分子筛，所述钠型MTW分子筛的硅铝比为20～35。

本发明提供了上述技术方案所述钠型MTW分子筛的制备方法，包括以下步骤：

将硅溶胶、铝酸钠、四乙基氢氧化铵、钠型MTW分子筛晶种和水在红外辐照条件下混合，得到凝胶；

将所述凝胶进行水热反应后煅烧，得到钠型MTW分子筛；

所述硅溶胶、铝酸钠、四乙基氢氧化铵和水的质量比为2～4：0.04～0.09：0.5～2：0.2～1。