[发明专利]精细多孔结构气敏传感材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感材料的制备方法，尤其涉及一种以植物叶片为模板的精细多孔结构气敏传感材料的制备方法。

背景技术

随着现代社会的高度发展，工业生产中使用及产生的有毒有害气体的种类和数量日益增多。同时，液化石油气、城市煤气和天然气也作为家庭燃用气，被广泛使用。气体中毒及气体泄漏引起的爆炸、火灾等事故数量逐年上升。近几十年来，大气污染的问题也引起了人们的广泛关注。所以，对有毒有害气体及时高效可靠的监测是对人类社会生产和生活安全的保障，也是人类迫切关注和急需解决的问题之一。

在众多气敏材料中，以氧化锡为代表的金属氧化物是研究最早的气敏材料之一，也是应用最早的气敏材料。它具有化学稳定性好，气体灵敏度高，气体选择性可通过掺杂或施加涂层来改善等优点。研究发现，纳米金属氧化物是一种全新的超微固体材料，由于该材料微粒的超细化及极大的高活性表面，使得该材料对气体的灵敏度、响应性和选择性等远远优于传统材料，为元件的高灵敏度和器件的量子化提供了契机。多孔的金属氧化物能够为气体在气敏材料内部的传输提供良好的通道，在提高气敏材料的灵敏度上也有非常重要的作用。

但是目前，很多制备方法所制得的纳米颗粒粉末不均匀，容易团聚，结构松散，不具备精细有效的纳米多孔结构，限制了气敏性的提高。如何解决纳米颗粒的团聚问题，并保持气敏材料本身的多孔性特征是气敏材料研究领域很重要的研究课题。自然界中，很多的生物本身就存在精细，完整，先进的多孔结构，这些多孔结构为气体传输提供了良好通道。然而，这些在自然界中经过亿万年进化发展而来的精细多孔结构是许多模拟仿生技术所无法得到的。因此，一种直接采用植物叶片为模板的精细多孔气敏传感材料的制备方法，将有很大的市场应用前景。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种以植物叶片为模板的精细多孔结构气敏传感材料的制备方法。这种方法工艺简单灵活，成本低廉，能有效防止材料中纳米颗粒的团聚，保持模板的精细多孔结构，并获得具有优良性能的气敏传感材料。这种以植物叶片为模板的精细多孔气敏传感材料，对所需检测气体有较高的灵敏度。

为实现上述目的，本发明提供了一种以植物叶片作为生物模板的精细多孔结构气敏传感材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

1)对植物叶片进行预处理；

2)将预处理后的叶片放入前驱液中，进行两步浸渍；

3)将两步浸渍后的叶片依次经过清洗、干燥、烧结处理，制得精细多孔结构的金属氧化物气敏材料；

4)将制得的金属氧化物气敏材料涂覆于基底表面，并对其进行老化处理，制得具有精细多孔结构的金属氧化物气敏传感材料。

其中，植物叶片可以为任一种常见植物的叶片，优选为币兰和绿萝。

进一步地，其中，步骤1)所述的预处理包括以下步骤：

a)用无水乙醇清洗所述叶片；

b)在4℃条件下，步骤a)清洗后的叶片用PBS固定液浸泡12小时；

c)在常温条件下，将步骤b)浸泡后的叶片，再用5wt％盐酸浸泡12小时，然后用蒸馏水清洗。

其中步骤b)所述的PBS固定液的配制方法为：将100mL所述磷酸缓冲液(pH为7.2)和80mL蒸馏水依次加入到20mL 25wt％的戊二醛溶液中，充分混合制得所需的PBS固定液。

在本发明优选的实施方式中，首先，分别称取3.12g NaH₂PO₄和7.16gNa₂HPO₄，各加入100mL蒸馏水，搅拌使其完全溶解；再将28mL所配制的NaH₂PO₄溶液和72mL所配制的Na₂HPO₄溶液混合均匀，制得pH为7.2的磷酸缓冲液；然后，将100mL所述磷酸缓冲液和80mL蒸馏水，依次加入到20mL 25wt％的戊二醛溶液中，充分混合制得所需的PBS固定液。

在本发明的制备方法中，优选地，步骤2)所述的前驱液是指：浓度为0-1mol/L的金属盐溶液，所述金属盐优选为氯化盐、硫酸盐、硝酸盐中的一种或多种，但不限于此；所述的金属优选为锡、锌、铁中的一种或多种，但不限于此。

进一步地，步骤2)所述的两步浸渍包括以下步骤：

A)在60℃条件下，将所述预处理后的叶片置于浓度为0-0.5mol/L的所述前驱液中，浸渍12小时；