一种纤维素/SnO2复合气敏材料制备方法及其应用

本发明属于气敏材料，涉及一种纤维素/sno2复合气敏材料制备方法及其应用。

背景技术：

1、二氧化氮(no2)是氮氧化物的一种，主要来源于机动车尾气排放，是危害性较大的空气污染物之一。其溶于水会形成硝酸，导致酸雨的形成。人体吸入一定量的no2后会造成呼吸困难，引起肺部炎症，甚至危及生命。所以对no2气体的实时连续监测十分重要。

2、目前实际操作中，对于气体的检测和分析仍以大型仪器分析为主，如气相色谱、红外吸收、离子迁移谱等分析仪器。通常而言，这些大型仪器所涉及的前处理步骤复杂、操作繁琐、仪器维护成本昂贵，并且需要专业人士操作，这些弊端给气体的分析检测带来了非常不利的影响，极大地限制了它们的实际应用。因此需要操作简单、使用条件要求不高、且灵敏度较高的气体传感器。根据工作原理的不同，开发了多种类型的气体传感器，其中半导体气体传感器因制备简单、功耗较低、灵敏度高、稳定性好等优点受到广泛关注。目前常见的半导体气体传感器的气敏材料主要是金属氧化物。近年来生物友好型材料作为敏感材料引起的广泛的关注，其中纤维素材料稳定性好，可提供较大的气体吸附表面，可室温下进行检测等优势，被认为是制作气体传感器的理想材料。单一的气敏材料已无法满足实际应用的需求，因此开发二元或多元复合气敏材料，实现材料间的优势互补，深受较多研究学者的青睐。

技术实现思路

1、本发明的目的就是提供一种纤维素/sno2复合气敏材料制备方法及其应用。

2、一种纤维素/sno2复合气敏材料制备方法，具体如下：

3、将纤维素加入到去离子水中，超声分散(超声时间为40min～80min，超声功率为50％～100％。)得到均匀的纤维素分散液，纤维素分散液浓度为0.5mg/ml；将sno2加入纤维素分散液中继续超声处理(超声时间为40min～80min，超声功率为50％～100％。)，得到纤维素/sno2复合气敏材料悬浮液，然后进行冷冻干燥(冷冻干燥条件为：温度-40℃～-70℃，反应时间20h～30h)，得到纤维素/sno2复合气敏材料。

4、作为优选，纤维素/sno2复合气敏材料中，纤维素和sno2的质量比为1:19。

5、制备纤维素分散液和复合气敏材料悬浮液的时候，超声的时间和功率均会对微观形貌产生影响，进而影响气敏性能。在冷冻干燥过程中，水分被从纤维素结构中排除，导致纤维素的氢键结构被压缩，纤维素分子之间的相互作用增强，形成具有微孔的海绵状结构，该结构可以促进目标气体的扩散，进行充分的接触。

6、采用上述方法制备的纤维素/sno2复合气敏材料在no2气体传感器中的应用，具体为：

7、称取20mg干燥后的纤维素/sno2复合气敏材料加入3ml去离子水中进行超声处理，得到纤维素/sno2复合气敏材料悬浮液，使用胶头滴管将纤维素/sno2复合气敏材料悬浮液滴到插指电极片上后，将插指电极片放入烘箱里进行干燥(烘箱干燥条件为：干燥温度30℃～50℃，干燥时间12h～24h。)，得到纤维素/sno2气体传感器。

8、本发明将纤维素用于气体传感器领域，海绵状多孔纤维素具有较大的比较面积，可以使得sno2纳米粒子均匀的吸附在纤维表面；并使得sno2纳米粒子在纤维素的表面形成完整的连接路径，有利于电子的传递；从而提高气敏性能可在室温下进行较快的吸脱附反应。纤维素/sno2复合气敏材料，发挥了两种材料的协同作用，实现室温下对no2的高效检测。

9、本发明采用纤维素与sno2进行复合，制备一种复合气敏材料；利用该纤维素/sno2复合材料制得no2传感器，能实现在室温下对no2气体的有效、高灵敏度的检测，为室温下no2气体检测提供了新思路。且原材料易得，设备投资小，工艺简单。

技术特征：

1.一种纤维素/sno2复合气敏材料制备方法，其特征在于：具体如下：

2.如权利要求1所述的纤维素/sno2复合气敏材料制备方法，其特征在于：所述的纤维素和sno2的质量比为1:19。

3.如权利要求1所述的纤维素/sno2复合气敏材料制备方法，其特征在于：所述的所述超声时间均为40min～80min，超声功率为50％～100％。

4.如权利要求1所述的纤维素/sno2复合气敏材料制备方法，其特征在于：所述的所述冷冻干燥条件为：温度-40℃～-70℃，反应时间20h～30h。

5.采用权利要求1所述方法制备的纤维素/sno2复合气敏材料在no2气体传感器中的应用。

6.如权利要求5所述的no2气体传感器，其特征在于：制备过程如下：

7.如权利要求6所述的no2气体传感器，其特征在于：所述的干燥条件为：干燥温度30℃～50℃，干燥时间12h～24h。

技术总结
本发明涉及一种纤维素/SnO<subgt;2</subgt;复合气敏材料制备方法及其应用。本发明涉及一种纤维素/SnO<subgt;2</subgt;复合气敏材料制备方法，以及利用所述方法制备的纤维素/SnO<subgt;2</subgt;复合材料在NO<subgt;2</subgt;传感器中的应用。本发明将纤维素用于气体传感器领域，海绵状多孔纤维素具有较大的比较面积，可以使得SnO<subgt;2</subgt;纳米粒子均匀的吸附在纤维表面，可在室温下进行较快的吸脱附反应；并使得SnO<subgt;2</subgt;纳米粒子在纤维素的表面形成完整的连接路径，有利于电子的传递，从而提高气敏性能。发挥了两种材料的协同作用，实现室温下对NO<subgt;2</subgt;的高效检测。

技术研发人员：张然然,修晓杰,李阳,谢晓能,邱伟杰
受保护的技术使用者：杭州科技职业技术学院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17