[发明专利]一种室温下检测氨气的高灵敏度柔性气体传感材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种室温下检测氨气的高灵敏度柔性气体传感材料的制备方法，该制备方法以柔性棉纱布为载体，将聚乙烯醇水凝胶包覆在柔性棉纱布上，之后采用气相聚合法在织物基柔性基底上合成聚苯胺，制备出室温下高灵敏度柔性气体传感材料。本发明制备的柔性气体传感材料具有高灵敏度、高稳定性、生物相容性和可在室温下工作等优点，在大气监测、工业生产、环境治理等领域具有现实意义和应用价值。

技术领域

本发明涉及一种柔性气体传感材料的制备方法。特别涉及一种室温下检测氨气的柔性气体传感材料的制备方法。

背景技术

近年来，随着人类社会的快速发展，雾霾成为现代城市的一大社会问题。可吸入颗粒物是雾霾的主要成分之一，其中二次颗粒物的生成与氨气密不可分，越高的氨气浓度越易产生严重的污染天气。因此，人们对氨气浓度快速检测的关注度越来越高，而目前常用的传统传感器多以金属或金属半导体等刚性基底为传感材料，该传感材料不可折叠，必须在高温下检测，使之应用范围较于狭窄，而且价格昂贵、稳定性不理想、功耗高。因此，研究新型气体传感材料，使其具有高稳定性、高灵敏度和结构形式灵活多变，并用于室温下氨气的检测，是目前人们研究开发的热点。

聚苯胺的主链上含有交替的苯环和氮原子，是一种特殊的导电聚合物材料，聚苯胺因原料价格低廉、合成方法简单、电导率高、环境稳定性好、掺杂机制独特及生物相容性良好等优点，在生物传感和电子器件等领域具有广阔的应用前景。

PVA水凝胶，一种三维微结构的高分子网络，具有毒性低、化学稳定性良好、机械性能优良和生物相容性好等优点，是高分子水凝胶材料领域的重要组成，生物医学、生物技术和工业生产等多个领域受到广泛应用。在PVA水凝胶上采用气相聚合法来制备PANI/PVA复合水凝胶，利用PVA作为稳定剂，可以很好地解决聚苯胺的不溶性及脆性的问题，并保持该材料的导电性能。

柔性棉纱布材料具有轻便性、柔韧性、形状灵活多变等特点。同时棉纱布材料制作成本较低，来源广泛。该柔性气体传感材料以棉纱布材料为柔性基底，具有无毒无害，可降解等特点，更好地体现了该材料的环境亲和性。

本发明可成功制备出一种室温下检测氨气的高灵敏度柔性气体传感材料。本发明在PVA水凝胶包覆的棉纱布柔性基底上采用气相聚合法合成聚苯胺，成功制备了可在室温下应用的PANI/PVA复合水凝胶传感材料。制备出的柔性气体传感材料具备高灵敏度、高稳定性及良好的循环利用性能等特点，同时可实现室温工作条件下对气体的有效检测。该气体传感器将传感材料与柔性材料相结合，使其具备一系列的优良特性，实现了该传感器可以在多元化的环境中工作，应用范围更加广泛。使得该柔性气体传感材料在气体探测、环境治理和电子科技等领域体现出了自身独特的优势。

发明内容

本发明的目的在于提供新型的柔性气体传感的制备方法，该方法制备简单、操作简便，绿色无污染，且方便大规模生产。

一种室温下检测氨气的高灵敏度柔性气体传感材料的制备方法，其具体步骤如下：

(1)在90℃的水浴中配制适当质量比的PVA水溶液；

(2)将棉纱布裁剪成一定大小的圆形，将棉纱布浸入PVA水溶液中10s后取出，用滤纸将棉纱纤维表面多余的水溶液吸除，保留棉纱纤维表面空隙。之后将棉纱布浸入不同质量分数的硼砂溶液中适当时间，然后将棉纱布取出晾干，备用；

(3)将一定质量的过硫酸铵(APS)溶于10.0mL的1.0mol/L的盐酸溶液，将步骤(2)得到的棉纱布浸入该溶液中，超声一段时间后静置50min，取出；

(4)向玻璃瓶中加入20.0mL，1.0mol/L的盐酸溶液和400.0μL的苯胺，将步骤(3)处理好的棉纱布覆盖在玻璃瓶瓶口，用保鲜膜进一步密封，盖上盖子，将玻璃瓶放置在冰浴中反应适当时间，之后将制备的气体传感材料阴干，得到室温下检测氨气的高灵敏度柔性气体传感材料。