[发明专利]一种对混合气中的三乙胺具有特异选择性的复合材料及其制备方法和在环境检测中的应用

说明书

本发明属于化合物半导体功能材料与化学传感器技术领域，公开了一种对混合气中的三乙胺具有特异选择性的复合材料及其制备方法和在环境检测中的应用。具体采用Ti₃C₂T_x型的MXene材料与Co₉S₈/In₂S₃进行复合，构建了MXene/Co₉S₈/In₂S₃型三乙胺特异选择响应纳米复合材料，其对三乙胺的选择响应具有优异的专一性和灵敏度，吸附脱附稳定，其响应灵敏度远超出对其他气体约40倍，在350℃下的响应/恢复时间为62s/112s，相对于单纯的Co₉S₈/In₂S₃材料，吸附/脱附时间总计减少约300s，响应速度显著提高。

技术领域

本发明属于化合物半导体功能材料与化学传感器技术领域，特别涉及一种对混合气中的三乙胺具有特异选择性的复合材料及其制备方法和在环境检测中的应用。

背景技术

三乙胺(TEA)在化工领域应用广泛，国际职业安全与健康技术标准规定空气浓度限值为10ppm，规定工作场所中职业接触限值—时间加权平均容许浓度(PC-TWA)为1ppm。在现已知的三乙胺选择响应材料及其传感器技术中，存在响应的浓度偏高，选择性与稳定性易被其他因素影响等问题。

例如，在申请号为CN202111330144.X的专利申请中，利用低配位Co₃O₄介孔纳米片组装分级微球敏感材料的结构优势及其高催化活性，有效提高了对单一的三乙胺气体的检测范围(0.5～100ppm)和灵敏度(34.1 100ppm)。尽管如此，由于该方法对乙醇和丙酮等气体同样也具有一定程度的响应，这使得当其用于含乙醇、丙酮等的三乙胺混合气体的检测时，出现较明显的偏差。桂阳海等人采用原位反应构建WO₃纳米片，再经ZIF-67表面修饰制得ZIF-67/WO₃(1:1)复合材料，实现了220℃下对100ppm三乙胺良好响应，响应/恢复时间分别为9s和7s，在75％RH的高湿环境具有良好稳定性，但是该材料对于氨气、异丙醇、硫化氢及氮气同样具有不可忽略的响应性，这必然使其在面对含这些气体的三乙胺混合气体时，监测数据产生的偏差。上述工作，通过分析气敏材料对单一气体的响应性差异，来确定材料的选择响应性，这也是一种较常用的方法。而实际应用中，需要考虑的往往是对混合气体中某单一气体选择性的有效监测。针对混合气体中特定气体的稳定选择响应性，需要进行相对应的材料开发，从而真正实现气体响应功能材料的高稳定特异选择性。

其中，二维晶体Ti₃C₂Tx MXene具有非常高的横纵比，同时具备非常薄的电子层，因其丰富化学成分与独特的形态，使其具备良好的电子导电性，成为传感器领域的热门候选材料；In₂S₃是带隙2-3eV的n型硫化物半导体，在光电器件领域已有成熟应用；金属有机框架Zif-67是具有高孔隙率的正十二面体结构，常被用作纳米合成的前驱体和自牺牲模板，非常有利于稳定选择响应材料的制备。同时Xue Dongping等人制备的纳米花结构，特殊的构型使得半导体材料的比表面积增大，为本研究制备材料提供参考。Wang ke等人报道了硫化物异质结Co₉S₈@In₂S₃的一种制备方法，应用于光催化领域，为制备钴与铟硫化物之间构建异质结提供了参考。

目前尚未见有MXene/Co₉S₈/In₂S₃的纳米复合的三乙胺选择性材料。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种对混合气中的三乙胺具有特异选择性的复合材料的制备方法。