CN114428106B - 一种co气体传感器制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种CO气体传感器制备方法,包括以下步骤:(1)制备自组装多肽;(2)制备自组装多肽搭载氧化锡气敏材料;(3)制备CO气体传感器。本发明利用自组装多肽介导无机离子沉积,调控复合材料形貌结构,以得到外貌精美、结构统一、呈片状的自组装多肽搭载氧化锡气敏材料,再将自组装多肽搭载氧化锡气敏材料用于制备CO气体传感器,制得的CO气体传感器可以实现室温下快速有效地检测一氧化碳,整体性能得到较大提高。
Description
技术领域
本发明涉及气体传感器制备技术领域,尤其是涉及一种CO气体传感器制备方法。
背景技术
一氧化碳通常来源于含碳燃料的不完全燃烧。CO是在大气中含量最多、分布最广的一种大气污染物,其无色无味、具有毒性,较高浓度时能使人出现不同程度的中毒症状,危害人体的脑、心、肝、肾、肺及其他组织。因此开发出高灵敏度的一氧化碳气体传感器来对一氧化碳在线监测非常重要。
目前许多工厂在气体检测时会使用大型设备,例如发光测量仪、傅里叶红外线光谱,这些设备价格昂贵、功耗高、检测速度慢、操作不便捷,这些弊端给气体检测带来了很大的困扰,限制了其使用领域的广泛性。因此需要开发操作便捷、低功耗、高灵敏度、成本低廉的传感器。
发明内容
本发明是为了提供一种CO气体传感器制备方法,制得的CO气体传感器可以实现室温下快速有效地检测一氧化碳,同时操作简易、成本低廉,可有效得克服传统CO检测方法存在的弊端。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:本发明的一种CO气体传感器制备方法,包括以下步骤:
(1)制备自组装多肽
将多肽溶于适量溶解剂中后加入适量去离子水,于室温下静置,得自组装多肽。
(2)制备自组装多肽搭载氧化锡气敏材料
将自组装多肽加入等质量的混合液中,搅拌均匀后进行水热反应,反应结束后洗涤离心,得到的沉淀干燥、研磨、退火后,得自组装多肽搭载氧化锡复合材料;所述混合液以聚乙烯吡咯烷酮-K30、氢氧化钠、五水四氯化锡为溶质,以去离子水和无水乙醇为溶剂。
(3)制备CO气体传感器
在自组装多肽搭载氧化锡复合材料中加入去离子水,分散,得悬浊液;将悬浊液均匀涂覆在电极片上,烘干,得CO气体传感器。
作为优选,步骤(1)中,所述溶解剂为二甲基亚砜。
作为优选,步骤(1)中,所述多肽为二苯丙氨酸二肽。
作为优选,步骤(2)中,水热反应条件为:反应温度150℃,反应时间30~35h。
作为优选,步骤(2)中,自组装多肽中多肽的质量为混合液中溶质质量的0.5%,混合液中,溶质与溶剂的质量比为1:20,聚乙烯吡咯烷酮-K30、氢氧化钠、五水四氯化锡的质量比为2:5:10;去离子水和无水乙醇的质量比为3:5。
作为优选,步骤(2)中,干燥条件为:干燥温度70℃,干燥时间10~15h。
作为优选,步骤(2)中,退火条件为:退火温度300℃,退火时间1~2h。
作为优选,步骤(3)中,分散采用超声分散,超声时间1~2h。
作为优选,步骤(3)中,烘干条件为:烘干温度70℃,烘干时间10~15h。
因此,本发明具有如下有益效果:本发明将自组装多肽搭载氧化锡气敏材料用于制备CO气体传感器,制得的CO气体传感器可以实现室温下快速有效地检测一氧化碳,整体性能得到较大提高。
附图说明
图1是对比例1中制得的CO气体传感器在不同一氧化碳浓度下的气敏特性图。
图2是实施例1中制得的CO气体传感器在不同一氧化碳浓度(10ppm、20ppm、30ppm、40ppm)下的气敏特性图。
图3是实施例1中制得的CO气体传感器在CO浓度为40ppm时的响应恢复曲线图。
图4是实施例1中制得的CO气体传感器与CO浓度之间的线性关系图。
图5是实施例1中制得的CO气体传感器在CO浓度为40ppm时的重复性测试结果。
图6是实施例1中制得的CO气体传感器在CO浓度为40ppm时七天稳定性测试结果。
图7是对比例1中得到的未搭载氧化锡复合材料扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1
(1)制备自组装多肽
将40mg多肽(苯丙氨酸二肽)溶于1ml溶解剂(二甲基亚砜)中后加入9ml去离子水,于室温下静置2h,得自组装多肽。
(2)制备自组装多肽搭载氧化锡气敏材料
将自组装多肽加入等质量的混合液中,搅拌均匀后进行水热反应,反应温度150℃,反应时间30h,反应结束后用乙醇和去离子水进行洗涤,得到的沉淀70℃干燥15h、玛瑙研钵研磨、300℃退火2h后,得自组装多肽搭载氧化锡复合材料;混合液以聚乙烯吡咯烷酮-K30、氢氧化钠、五水四氯化锡为溶质,以去离子水和无水乙醇为溶剂,自组装多肽中多肽的质量为混合液中溶质质量的0.5%,溶质与溶剂的质量比为1:20,聚乙烯吡咯烷酮-K30、氢氧化钠、五水四氯化锡的质量比为2:5:10;去离子水和无水乙醇的质量比为3:5。多肽改变了氧化锡的形貌特征,使氧化锡从具有四方金红石结构的纳米颗粒状改变成外貌精美、结构统一的片状结构。这说明自组装多肽能够调控氧化锡晶体结构的形成。
(3)制备CO气体传感器
在40mg自组装多肽搭载氧化锡复合材料中加入3ml去离子水,超声分散1h,得悬浊液;将悬浊液转移置喷笔中,采用滴涂法将悬浊液均匀滴涂在电极片上,70℃烘干15h,得CO气体传感器。
本实施例中制得的CO气体传感器在不同一氧化碳浓度下的气敏特性图如图2所示。从图2可知,该传感器在10ppm、20ppm、30ppm、40ppm的一氧化碳浓度下其响应值分别对应1.2、1.6、2.5、4.7,响应值逐步增加,具有良好的线性度。
本实施例中制得的CO气体传感器在CO浓度为40ppm时的响应恢复曲线图如图3所示。从图3可知,该传感器有较快的响应恢复时间,响应恢复时间分别为86s和79s。
本实施例中制得的CO气体传感器与CO浓度之间的线性关系如图4所示。从图4可知,该传感器随着一氧化碳浓度增加,其响应值逐步增加,具有良好的线性度。
本实施例中制得的CO气体传感器在CO浓度为40ppm时的重复性测试结果如图5所示。从图5可知,该传感器经过连续多次测试的响应恢复曲线基本一致,每个响应恢复曲线所达到的峰值几乎保持一致。这表明所制备的自组装多肽搭载氧化锡材料气体传感器有着优异的重复性性能。
本实施例中制得的CO气体传感器在CO浓度为40ppm时七天稳定性测试结果如图6所示。从图6可知,该传感器对40ppm一氧化碳的灵敏度值几乎保持一致,在4.75~5范围内波动,灵敏度波动范围区间小。因此自组装多肽搭载氧化锡材料也具有良好的稳定性。
对比例1
对比例1与实施例1的不同之处在于,省略步骤(1),步骤(2)中没有添加自组装多肽,其余与实施例1完全相同,其中制得的未搭载多肽的氧化锡的扫描电镜图如图7所示。从图7可知,未搭载多肽的氧化锡结构为四方金红石结构的纳米颗粒状结构,呈现颗粒状,粒子大小不一致,分散不均匀,其表面呈现粗糙多孔的形态且有着轻微的团聚现象,
制得的CO气体传感器在不同一氧化碳浓度下的气敏特性图如图1所示。从图1可知,对比例1的CO气体传感器其响应值随一氧化碳浓度升高的提升不太明显,增长缓慢,不及实施例1中的CO气体传感器的响应值,灵敏度较差。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案,并非对本发明作任何形式上的限制,在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (1)
1.一种CO气体传感器制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)制备自组装多肽
将多肽溶于适量溶解剂中后加入适量去离子水,于室温下静置,得自组装多肽;
(2)制备自组装多肽搭载氧化锡气敏材料
将自组装多肽加入等质量的混合液中,搅拌均匀后进行水热反应,反应结束后洗涤离心,得到的沉淀干燥、研磨、退火后,得自组装多肽搭载氧化锡复合材料;所述混合液以聚乙烯吡咯烷酮-K30、氢氧化钠、五水四氯化锡为溶质,以去离子水和无水乙醇为溶剂;
(3)制备CO气体传感器
在自组装多肽搭载氧化锡复合材料中加入去离子水,分散,得悬浊液;将悬浊液均匀涂覆在电极片上,烘干,得CO气体传感器;
所述步骤(1)中,所述溶解剂为二甲基亚砜;所述多肽为二苯丙氨酸二肽;
所述步骤(2)中,水热反应条件为:反应温度150℃,反应时间30~35h;自组装多肽中多肽的质量为混合液中溶质质量的0.5%,混合液中,溶质与溶剂的质量比为1:20,聚乙烯吡咯烷酮-K30、氢氧化钠、五水四氯化锡的质量比为2:5:10;去离子水和无水乙醇的质量比为3:5;
所述步骤(2)中,干燥条件为:干燥温度70℃,干燥时间10~15h;退火条件为:退火温度300℃,退火时间1~2h;
所述步骤(3)中,分散采用超声分散,超声时间1~2h;烘干条件为:烘干温度70℃,烘干时间10~15h。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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