[发明专利]一种近红外光增益气体传感薄膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种近红外光增益气体传感薄膜，其特征在于，包括层叠设置的气敏传感材料层和上转换纳米颗粒层；所述上转换纳米颗粒层的材料为聚电解质修饰的上转换纳米颗粒；所述气敏传感材料层的材料为具有光催化活性的气敏传感材料，所述光催化活性的激发光为紫外光、可见光中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的近红外光增益气体传感薄膜，其特征在于，所述上转换纳米颗粒的结构式为ABF₄：Yb,RE,其中，A为Na或K，B为Y或Gd，RE为Er、Tm或Ho；优选地，所述上转换纳米颗粒中A、Yb和RE的摩尔比为(0.5～0.8):(0.2～0.6):(0.005～0.05)。

3.根据权利要求1所述的近红外光增益气体传感薄膜，其特征在于，所述聚电解质选自聚酸类电解质、聚碱类电解质、聚磷酸盐、聚苯乙烯磺酸盐、蛋白质中的至少一种。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的近红外光增益气体传感薄膜，其特征在于，所述气敏传感材料层的材料选自金属氧化物、碳材料、过渡金属二硫化物中的至少一种；

优选地，所述金属氧化物选自氧化锌、氧化锡、氧化铟、二氧化钛、三氧化钨、氧化镍、氧化铜、氧化亚铜中的至少一种；所述碳材料选自石墨烯及其衍生物中的至少一种；所述过渡金属二硫化物选自二硫化钼、二硫化硒中的至少一种。

5.权利要求1至4中任一项所述的近红外光增益气体传感薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、准备聚电解质修饰的上转换纳米颗粒；

S2、在基底上旋涂聚电解质修饰的上转换纳米颗粒，制备上转换纳米颗粒层；再在所述上转换纳米颗粒层上设置气敏传感材料层。

6.根据权利要求5所述的近红外光增益气体传感薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S1具体包括：

①将稀土原料、碱金属源、氟源、油酸和1-十八烯混合加热，以通过热分解法合成含油酸配体的上转换纳米颗粒；所述碱金属源选自钾源、钠源中的至少一种；

②采用聚电解质对所述上转换纳米颗粒的油酸配体进行配体交换，制得聚电解质修饰的上转换纳米颗粒。

7.根据权利要求6所述的近红外光增益气体传感薄膜的制备方法，其特征在于，所述稀土原料选自稀土醋酸盐、稀土氯化物、稀土硝酸盐、稀土碳酸盐、稀土三氟乙酸盐中的至少一种；优选地，所述稀土原料中的稀土元素包含铒、铥、钬中的任一种与钇、镱组合。

8.根据权利要求6所述的近红外光增益气体传感薄膜的制备方法，其特征在于，步骤①具体包括：将稀土原料和油酸、1-十八烯混合，而后在120～160℃条件下搅拌反应；将温度降到60～80℃后加入碱金属源和氟源的甲醇混合液，并在30～50℃条件下反应，反应结束后去除甲醇；在真空条件和惰性气体保护下升温至250～350℃反应，制得含油酸配体的上转换纳米颗粒；

步骤②具体包括：将含油酸配体的上转换纳米颗粒分散在酸液中，去除油酸配体，而后重新分散于水中，加入聚电解质进行反应，制得聚电解质修饰的上转换纳米颗粒。

9.一种气敏电极，其特征在于，包括基础电极和权利要求1至4中任一项所述近红外光增益气体传感薄膜，所述近红外光增益气体传感薄膜设于所述基础电极的表面。

10.一种传感器，其特征在于，包括权利要求9所述的气敏电极。