CN103235008A - SnO2纳米棒敏感材料检测异丙醇气体的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及SnO2纳米棒敏感材料检测异丙醇气体的应用，属于无机纳米材料与传感技术领域。本发明的SnO2纳米棒敏感材料是由纯四方相的SnO2组成，纳米棒由直径为25nm的颗粒堆积而成，棒长在500nm～3μm之间，直径在200nm左右。使用本发明所提供的SnO2纳米棒敏感材料检测异丙醇气体，具有成本低，对异丙醇气体响应时间快、灵敏度高，且选择性和稳定性好等优点，具有较好的实际应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种SnO2纳米棒敏感材料检测异丙醇气体的应用，属于无机纳米材料和传感技术领域。SnO2纳米棒作为敏感材料检测异丙醇气体，具有灵敏度高、选择性好、长期稳定性、响应时间短等优点，可以快速、准确测定微量异丙醇气体而不受其它共存物的干扰。
背景技术
异丙醇（Isopropanol，简称IPA）又名仲丙醇、二甲基甲醇，外观为无色透明液体，味微苦，具有类似乙醇的气味，沸点82. 5 °C，是低沸点、高挥发的易燃性有机溶剂。分子式C3H8O，分子量60.09，密度0.7854 g/cm3，自燃温度455.6 °C，溶于水、乙醚、四氯化碳和乙醇。在常温下可引火燃烧，其蒸汽与空气混合易形成爆炸混合物，在空气中的爆炸极限（体积）上限为2.2%，下限为7.99%。暴露于热或火焰时，就会引起爆炸，同时遇到高温会分解产生毒气，容易传播到远处，毒性介于甲醇与乙醇间，属于危险物质。异丙醇挥发后产生的醇蒸汽有毒，有不良的气味，会对人体健康造成有害的影响，当异丙醇浓度低于400 ppm时，会轻度刺激人体上呼吸道和以及造成眼睛的不适，高浓度下会抑制中枢神经造成晕眩，严重的会呕吐、呼吸减弱、过度出汗、吐血、浮肿、内出血等。许多发达国家规定异丙醇在工作场地的阈限值仅为每立方米200-400 ml。
异丙醇全世界每年生产量相当的大，其中大量用作溶剂、合成化学中间体，在农药、印刷、医药、电子、石油化工、日用化学、日常生活等领域具有广泛的用途，另外，异丙醇还广泛用作石油燃料的添加剂，应用在汽车和航空燃料等方面。在使用、运输、储存和生产异丙醇的场所进行空气中异丙醇浓度的实时监测十分必要。
本发明采用的SnO2纳米棒异丙醇敏感材料，制备方法简单，对设备的要求不苛刻。所制备的敏感材料对异丙醇气体具有灵敏度高、选择性好、长期稳定性、响应时间短等优点，可以快速、准确测定微量异丙醇气体而不受其它共存物的干扰。用于微量异丙醇的检测，成本低，制作简单。
发明人王毓德、谭林、胡丹公开的一种一种双相共存的一维结构二氧化锡制备方法，以氯化亚锡（SnCl2·2H2O）、草酸（H2C2O4·2H2O）、聚乙二醇（HO(CH2CH2O)nH）和乙醇（C2H5OH）为原料，采用化学沉淀法制备出中间产物，再将中间产物热处理得到具有双相共存的一维结构二氧化锡。其内容参见“一种一种双相共存的一维结构二氧化锡制备方法”，申请号为201210304327.9。其中未述及与本发明所述相同的发明内容和权利要求。
本发明采用SnO2纳米棒作为敏感材料，用于检测异丙醇气体，未见有相关文献报道和专利申请。
发明内容
本发明的目的是：SnO2纳米棒在农药、印刷、医药、电子、石油化工、日用化学、日常生活等领域发挥检测和控制异丙醇气体，获得清新、无毒害空气的作用。本发明是利用SnO2纳米棒材料独特的形貌特性和功能特性，将其作为异丙醇气体敏感材料，有利于现场快速、准确测定微量异丙醇而不受其它共存物的干扰，达到监测和控制环境空气质量的目的。
本发明具体内容如下：
1．将SnO2纳米棒作为敏感材料制成旁热式气体敏感器件。
2．用上述发明内容1所述的气体传感器，检测异丙醇气体敏感特性：在不同工作电压下对不同浓度的异丙醇气体进行检测和在同一工作电压下对异丙醇气体进行重复检测，用来测试敏感材料的灵敏度、稳定性和动态响应特性；在同一工作电压下对多种气体检测，用来测试敏感材料的选择性。
3．当SnO2 纳米棒是由直径为25 nm左右的纳米颗粒堆积而成，纳米棒长度在500 nm~3μm之间，直径在200 nm左右，比表面积大，用于作为检测异丙醇的敏感材料具有很高的灵敏度和选择性，好的稳定性和响应特性。
附图说明：
图1为所制备的纯四方相SnO2 纳米棒敏感材料的X射线粉末衍射图。
图2为所制备的纯四方相SnO2 纳米棒敏感材料的扫描电子显微镜照片图。
图3为所制备的纯四方相SnO2 纳米棒敏感材料的透射电子显微镜照片图。
图4为SnO2 纳米棒敏感材料在加热电压为5.0 V时对异丙醇的灵敏度。
图5为SnO2 纳米棒敏感材料在加热电压为5.0 V时对异丙醇、酒精以及汽油的灵敏度。
图6为SnO2 纳米棒敏感材料在加热电压为5.0 V时对异丙醇的稳定性。
具体实施方式：
采用化学沉淀法制备氧化锡前驱物；用蒸馏水冲洗前驱物沉淀5次后放入恒温箱60℃干燥12小时后得到白色粉末；将所得白色粉末放入箱式电炉中，升温速率5℃/分钟，在650℃热处理4小时即得到SnO2纳米棒。其X射线衍射图谱（图1）说明制备的材料为四方相的SnO2。扫描电子显微镜（图2）和透射电镜（图3）照片表明，其形貌为由纳米颗粒堆积成的棒状结构。以下为采用本发明内容所述方法进行SnO2纳米棒敏感材料检测异丙醇气体的应用实例，以帮助进一步理解本发明。
实施例一：
采用SnO2 纳米棒敏感材料制作成气体敏感器件，在老化仪上老化一周后，将器件在气敏传感器检测系统在5.0 V加热电压下测试其对不同浓度（100、200、500、1000、2000 ppm）的异丙醇气体的敏感性能。敏感性能如图4所示，SnO2 纳米棒敏感材料对异丙醇具有高的灵敏度和线性。
实施例二：
采用SnO2 纳米棒敏感材料制备成气体敏感器件，在气敏传感器检测系统在5.0 V加热电压下测试其对不同浓度（100、200、500、1000、2000 ppm）的异丙醇、酒精和汽油气体的敏感性能（测试结果见图5）。结果表明，SnO2 纳米棒敏感材料具有好的选择性。
实施例三：
采用SnO2 纳米棒敏感材料制备成气体敏感器件，将器件在气敏传感器检测系统在5.0 V加热电压下测试其对不同浓度（50、100、200、300、400、500、1000 ppm）的异丙醇气体的敏感性能，隔一天测一次（测试结果见图6）。结果表明，SnO2 纳米棒敏感材料检测异丙醇具有好的稳定性。
Claims (2)
1.一种SnO2纳米棒敏感材料检测异丙醇气体的方法，其特征是使用SnO2纳米棒作为气体传感器的敏感材料检测异丙醇气体。
2.根据权利要求1所述的SnO2纳米棒敏感材料检测异丙醇气体的方法，其特征是所述的SnO2 纳米棒敏感材料是由直径为25 nm左右的纳米颗粒堆积而成，长度在500 nm~3 μm之间，直径在200 nm左右。
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