[发明专利]一种碳掺杂介孔金属氧化物丙酮传感器的制备方法及应用

摘要

本发明涉及一种碳掺杂介孔金属氧化物丙酮传感器的制备方法及应用，气敏传感器件采用旁热式器件结构，以氧化铝陶瓷管为载体，外表面敷有叉状金电极，两端有铂金丝引出电极，陶瓷管内有加热丝，陶瓷管外涂覆有气敏材料，所述气敏材料是多壁碳纳米管掺杂的单分散介孔四氧化三铁。把涂覆有该材料的氧化铝陶瓷管制成管芯，再将管芯进行焊接、封装、老化，制成气敏传感器件。本发明制备工艺简单，条件温和，成本低，尤其适用于批量生产。所制备的气敏元件在270~290℃下检测丙酮浓度，对于1~5400ppm的丙酮具有灵敏度高、恢复性佳、响应快等特点，可用于化妆品、工业生产以及环境检测中的丙酮浓度测定。

主权项

1.一种碳掺杂介孔金属氧化物丙酮传感器的制备方法，其特征在于制备步骤如下：（1）多壁碳纳米管掺杂单分散介孔四氧化三铁(MWNTFe₃O₄)的合成移取乙二醇20mL，加入1.1~1.2gFeCl₃6H₂O，超声，使其溶解，在磁力搅拌下，加入2.8~2.9g无水乙酸钠和9.6~9.8mL无水乙二胺，并同时加入多壁碳纳米管，剧烈搅拌20~25min，将混合物置于聚四氟乙烯的反应釜内，在200℃高温反应7.0~8.0h，之后自然冷却至室温，用水洗涤至溶液呈现中性，将固体置于50~60℃的真空干燥箱中干燥4.0~6.0h，即制得MWNTFe₃O₄；所述多壁碳纳米管的直径在8~15nm，长度50μm，纯度大于95%；（2）制备旁热式碳掺杂介孔金属氧化物丙酮传感器1）将（1）合成的MWNTFe₃O₄，在研钵中研磨10~15min，并加入少量无水乙醇调成MWNTFe₃O₄糊状浆料；2）将MWNTFe₃O₄糊状浆料均匀涂覆在氧化铝陶瓷管表面形成涂膜，室温干燥；3）将氧化铝陶瓷管上的引线铂丝及穿过管腔的加热丝与底座焊接，制得气敏元件半成品；4）将气敏元件半成品在160~170℃下，老化4~7天，封装，制得旁热式碳掺杂介孔金属氧化物丙酮传感器。