A planar humidity and ammonia gas sensor based on alkalized organ-like MXene (Ti3C2Tx, T represents the surface base group terminal, x takes the value of the proportion of each terminal on the surface) and its preparation method belong to the field of gas-humidity sensor technology. It consists of Al2O3 ceramic substrates with Au/Ni interdigital electrodes and alkaline organoleptic MXene (Ti3C2Tx) sensitive materials coated uniformly on interdigital electrodes and ceramic substrates. Based on the organ-like MXene material, the organ-like MXene is alkalized to remove the surface F terminal and insert sodium ions. By comparing the gas-humidity sensitivity before and after alkalization, the device with higher humidity and ammonia gas sensitivity is obtained. The sensor obtained by the invention has the highest MXene gas-humidity sensitivity response at present, and has good selectivity.
【技术实现步骤摘要】
基于碱化风琴状MXene敏感材料的平面型湿度、氨气传感器及其制备方法
本专利技术属于气湿敏传感器
,具体涉及一种以新型碱化风琴状MXene为敏感电极的平面型湿度及NH3传感器及其制备方法,其主要用于环境湿度及氨气检测。
技术介绍
物联网(IoT)是世界上发展最快的信息技术之一。作为信息采集的前端,传感器的重要性和需求日益突出。目前,用于环境监测和生理检测的传感器种类繁多。其中,基于特殊检测机制的化学气体传感器在监测大气环境中的有毒有害气体和监测医疗诊断治疗中的呼吸标志气体方面越来越受到重视。因此,气体传感器作为大数据时代发展的重要信息采集设备,具有广阔的应用前景。为了获得低功耗的高性能气体传感器,人们广泛期待石墨烯、过渡金属二硫代和黑磷等二维(2D)材料。MXenes是Yury等人首先合成的一种新型二维材料,是二维过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物的缩写。中间层(如铝、硅、锡、铟等)通过氢氟酸或氟化锂与盐酸的混合物刻蚀从MAX陶瓷材料除去,从而获得分层MXene,分子式为Mn+1XnTz,M代表过渡金属(如钛、钒、铬、锰等),X代表C或N元素,T代表表面基群终端(如O2-,OH-,F-NH2-NH4+等)。MXene的后缀“ene”强调了它们与石墨烯的相似性。MXenes具有比表面积大,导电性好,元件灵活,纳米层厚度可调等优点,广泛应用于锂、钠储能系统、电磁干扰(EMI)屏蔽、水净化等领域。与其他许多二维材料相比,MXene气体传感器具有超高的信噪比。我们利用最容易得到的MAX陶瓷材料Ti3AlC2合成了制备路线最成熟的Ti3C2Tx。与目前广泛使用的 ...
【技术保护点】
1.一种基于碱化风琴状MXene敏感材料的平面型湿度、氨气传感器,由敏感材料和带有Au/Ni叉指电极的Al2O3陶瓷板组成;由带有Au/Ni叉指电极的Al2O3陶瓷基板和均匀的滴涂在叉指电极和陶瓷基板上的敏感材料组成;其特征在于:所述的敏感材料为碱化风琴状MXene敏感材料,且其由如下方法制备得到,(1)称取Ti3AlC2缓慢加入到含有10~20mL、质量分数40~45%氢氟酸的反应容器中,在40~60℃油浴下搅拌反应20~24小时,反应完成后的产物用去离子水反复洗涤、离心,直到上清液pH为6~7;(2)将步骤(1)得到的下层沉淀分散在无水乙醇中,在80~90℃真空烘箱中干燥8~12小时,得到Ti3C2Tx粉末;(3)称取步骤(2)得到的Ti3C2Tx粉末添加到浓度2~10mol/L氢氧化钠溶液中,磁力搅拌2~3小时;搅拌结束后将产物用去离子水进行离心洗涤,直到上清液pH值为7~8;将下层沉淀分散在无水乙醇中在80~90℃真空干燥箱8~12小时,最后得到碱化风琴状Ti3C2Tx敏感材料粉末。
【技术特征摘要】
1.一种基于碱化风琴状MXene敏感材料的平面型湿度、氨气传感器,由敏感材料和带有Au/Ni叉指电极的Al2O3陶瓷板组成;由带有Au/Ni叉指电极的Al2O3陶瓷基板和均匀的滴涂在叉指电极和陶瓷基板上的敏感材料组成;其特征在于:所述的敏感材料为碱化风琴状MXene敏感材料,且其由如下方法制备得到,(1)称取Ti3AlC2缓慢加入到含有10~20mL、质量分数40~45%氢氟酸的反应容器中,在40~60℃油浴下搅拌反应20~24小时,反应完成后的产物用去离子水反复洗涤、离心,直到上清液pH为6~7;(2)将步骤(1)得到的下层沉淀分散在无水乙醇中,在80~90℃真空烘箱中干燥8~12小时,得到Ti3C2Tx粉末;(3)称取步骤(2)得到的Ti3C2Tx粉末添加到浓度2~10mol/L氢氧化钠溶液中,磁力搅拌2~3小时;搅拌结束后将产物用去离子水进行离心洗涤,直到上清液pH值为7~8;将下层沉淀分散在无水乙醇中在80~90℃真空干燥箱8~...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘方猛,杨子杰,卢革宇,段羽,孙鹏,闫旭,马健,高原,梁喜双,刘凤敏,
申请(专利权)人:吉林大学,
类型:发明
国别省市:吉林,22
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