[发明专利]一种管内生长掺杂态或填充介孔聚苯胺气体传感器及制备方法

摘要

本发明公开一种管内生长掺杂态或填充介孔聚苯胺气体传感器及制备方法，其传感器以不限尺寸、材质的管为基质，在管内生长掺杂态或填充介孔聚苯胺，制备电极和导电引出端而构成。其制备方法对管内壁进行改性，通引发剂和掺杂态苯胺溶液，根据掺杂态苯胺与引发剂的用量与浓度控制膜厚，或直接填充介孔聚苯胺于管内。然后，在管两端制作电极，继而在外壁电极上缠绕金属细丝连接电阻检测装置；对于待测气体浓度特别低，且与聚苯胺接触后电阻变化不明显的情况时，可多根传感器并联成集束传感器，大幅降低初始电阻，提高灵敏度。本发明对于所有浓度气体检测灵敏度高，响应时间极短，恢复快，稳定性佳，使用便携等优点，具有很高商用前景。

主权项

1.一种管内生长掺杂态聚苯胺气体传感器的制备方法，其特征在于，该方法包括以下具体步骤：步骤1：基底的清洗及预处理A1：以管状材料为基底，以10‑20ml/min的流速通入去离子水清洗内壁表面，清洗时间1‑3min；A2：氨基化处理，以0.02‑0.04ml/min流速持续通入5‑20wt％乙醇钠溶液10‑30分钟，接着通入0.1‑0.5wt％过硫酸铵丙酮溶液1‑2min，再通入丙酮清洗1‑3min，以10‑20ml/min进行通气干燥；A3：羧基化处理，无水乙醇清洗氨基化后的基底管内壁，以0.01‑0.02ml/min通入丁二酸酐无水乙醇饱和溶液，持续通入2h‑24h，最后无水乙醇清洗，接空气过滤装置通风烘干；步骤2：管内生长掺杂聚苯胺B1：配成5‑10mol/L盐酸苯胺溶液后，掺杂物按照摩尔比n盐酸苯胺:n掺杂物＝1:6‑2加入盐酸苯胺溶液，混合均匀；其中，掺杂物为有机磺酸、有机磺酸盐、金属氧化物和盐酸中的至少一种；B2：按照n盐酸苯胺：n引发剂＝1‑5:6的比例以及nAPS:n三氯化铁＝1:3.5‑1，配成过硫酸钠(APS)和三氯化铁的复合引发剂溶液；B3：将制得的掺杂盐酸苯胺溶液和复合引发剂溶液分别泵入已预处理好的基底管中，以0.02‑1ml/min流速泵入持续12～17min，暂停通液12～17min，重复数次，厚度范围10nm‑内管径尺寸；步骤3：制备电极和导电引出端C1：电极的制备：在B3得到的管的两端内壁、外壁及端面，涂覆导电液或者针镀良导电金属；其导电液为银胶、电导膏、导电胶；良导电金属为金、银、铜、铝、锡、锰；内壁涂覆或针镀长度为0.1‑5mm，端面涂覆或针镀全部端面，外壁涂覆或针镀为管长度的5～20％；厚度为：1‑200um；C2：引线的制作：在制备有电极的管两端，对称向内缠绕3‑5圈导电金属丝，并将导电金属丝一端引出，作为电阻测量点；得到所述管内生长掺杂态聚苯胺气体传感器。