[发明专利]一种具有化学物理吸附效应的QCM甲醛传感器及其制备方法

摘要

本发明公开了一种具有化学物理吸附效应的QCM甲醛传感器及其制备方法，属于气体传感器技术领域中的QCM甲醛传感器，所述传感器基片为石英晶体微天平（QCM），在QCM电极两面分别沉积具有物理吸附和化学吸附作用的甲醛敏感薄膜4；该敏感薄膜为有机聚合物敏感材料与碳纳米管或石墨烯等材料通过气喷、点涂或喷墨打印等工艺制备的复合敏感膜。该传感器充分利用了碳纳米管、石墨烯等材料的高比表面积和支撑特性，以及聚合物材料的吸附或特异响应性能，发挥双面复合敏感膜的化学/物理增强效应，提高了传感器的灵敏度和吸附/脱附速率。该传感器具有制备工艺简单、成本低、灵敏度高、可室温工作等优点，可广泛适用于QCM甲醛传感器。

主权项

一种具有化学物理吸附效应的QCM甲醛传感器，其特征在于：包括石英晶体微天平（QCM）基片（1），所述石英晶体微天平（QCM）基片（1）的上表面上设有上金属电极（2），石英晶体微天平（QCM）基片（1）的下表面上设有下金属电极（3），所述上金属电极（2）、下金属电极（3）上远离石英晶体微天平（QCM）基片（1）一侧的表面上均设有具有物理吸附作用或化学吸附作用的甲醛敏感薄膜（4），上金属电极（2）的甲醛敏感薄膜（4）的吸附作用与下金属电极（3）的甲醛敏感薄膜（4）的吸附作用不同；所述甲醛敏感薄膜（4）是由有机聚合物敏感材料配制的溶液与碳纳米管分散液或石墨烯分散液通过气喷、点涂或喷墨打印的方法制备的复合敏感膜；所述有机聚合物敏感材料包括对甲醛气体具有物理吸附作用的聚合物敏感材料和对甲醛气体具有化学吸附作用的聚合物敏感材料；所述对甲醛气体具有物理吸附作用的聚合物敏感材料为聚吡咯烷酮（PVP）、聚3‑己基噻吩（P3HT）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚环氧氯丙烷（PECH）、聚环氧乙烷（PEO）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或聚乙撑二氧噻吩（PEDT）；所述对甲醛气体具有化学吸附作用的聚合物敏感材料为聚乙烯亚胺（PEI）、聚丙烯酰胺（PAM）、N‑异丙基丙烯酰胺（C6H11NO）、N‑乙烯基己内酰胺（C8H13NO）或三乙醇胺(C6H15NO3)；所述碳纳米管分散液为单壁碳纳米管分散液或多壁碳纳米管分散液，所述石墨烯分散液为形态为量子点、纳米片、纳米盘或纳米线的石墨烯分散液。