可穿戴气液双功能醇类电化学传感器的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可穿戴气液双功能醇类电化学传感器的制备方法，属于可穿戴的气液双功能醇类电化学传感器领域。本发明专利技术所述制备方法包括如下步骤：制作丝网印刷三电极传感器阵列的网版；将丝网印刷浆料在柔性基底上进行丝网印刷制作传感器阵列；修饰电活性材料；修饰固体电解质，得到可穿戴气液双功能醇类电化学传感器。本发明专利技术制备的可穿戴气液双功能醇类电化学传感器表现出极强的基底适用性和环境适用性，作为柔性传感器，在一定拉伸和弯曲状态下仍表现出可观的传感稳定性。

Preparation of wearable gas-liquid bifunctional alcohol electrochemical sensor

【技术实现步骤摘要】
可穿戴气液双功能醇类电化学传感器的制备方法
本专利技术涉及一种可穿戴气液双功能醇类电化学传感器的制备方法，属于可穿戴的气液双功能醇类电化学传感器领域。
技术介绍
甲醇是化学工业中的基础合成材料，被广泛应用在制药、农业和生物学等领域。然而，甲醇作为挥发性有机化合物，会对人体神经和血液系统产生毒化作用。因此，开发一种实时监测空气中甲醇蒸汽浓度的传感器对生产安全至关重要。到目前为止，已经针对不同应用制造了基于氧化铟锡薄膜、二氧化钛薄膜、聚合物功能化的碳纳米管、导电聚吡咯、钙钛矿和氧化铟-氧化锡纳米纤维等气敏材料的一系列甲醇气体传感器。尽管这些传感器具有良好的再现性，但较高的工作温度和狭窄的线性范围仍然是限制其应用的主要问题。此外，甲醇还是直接甲醇燃料电池的液体燃料。研究显示，燃料电池中甲醇浓度与电池的输出功率及燃料效率直接相关。因此，基于燃料电池的特性，相应的甲醇传感器应满足较宽的测试范围、高灵敏度、高选择性、高稳定性、环境耐受性以及易集成等要求。但目前用于燃料电池的甲醇传感器极易受到铜离子、铁离子等的干扰，传感性能也有待提高。因此，有必要建立一种新型的甲醇检测系统，满足安全监测对于环境适用性和传感性能的双重要求。
技术实现思路
本专利技术通过开发可穿戴气液双功能醇类电化学传感器，解决了上述的问题。本专利技术提供了一种可穿戴气液双功能醇类电化学传感器的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：制作丝网印刷三电极传感器阵列的网版；将丝网印刷浆料在柔性基底上进行丝网印刷制作传感器阵列；修饰电活性材料；修饰固体电解质，得到可穿戴气液双功能醇类电化学传感器。本专利技术优选为所述丝网印刷三电极传感器阵列的网版中对电极面积≥工作电极面积。本专利技术优选为所述丝网印刷三电极传感器阵列的网版中三电极之间的间距≤2mm。本专利技术优选为所述丝网印刷浆料为导电碳浆、碳纳米管浆料、PEDOT:PSS浆料、石墨烯浆料和导电银浆中的一种或两种。本专利技术优选为所述丝网印刷浆料与绝缘层浆料或绝缘层胶带配合使用。本专利技术优选为所述电活性材料为铂基催化剂或具有醇类电催化活性的非铂基催化剂。本专利技术优选为所述铂基催化剂为铂、铂铑、铂钌、铂镍、铂铑钌、铂铑镍或铂钌镍金属的铂基催化剂。本专利技术优选为所述非铂基催化剂的活性材料为钯金、钯锡或钯镍。本专利技术优选为所述非铂基催化剂的载体为石墨烯、MXene、黑磷或二硫化钼。本专利技术优选为所述固体电解质为质子酸电解质。本专利技术有益效果为：本专利技术制备的可穿戴气液双功能醇类电化学传感器表现出极强的基底适用性和环境适用性，作为柔性传感器，在一定拉伸和弯曲状态下仍表现出可观的传感稳定性。基于铂含量5％铂基催化剂的可穿戴气液双功能醇类电化学传感器在气体和液体环境中均表现出较宽的检测范围、稳定性、重复性、以及较快的响应和恢复过程。基于铂含量10％铂基催化剂的可穿戴气液双功能醇类电化学传感器在气体和液体环境中均表现出较高的灵敏度、稳定性、重复性、以及较快的响应和恢复过程。附图说明本专利技术附图11幅，图1为实施例2制备的可穿戴气液双功能醇类电化学传感器在气体甲醇环境中电化学性能；其中：a、未修饰铂催化剂和修饰铂催化剂后可穿戴气液双功能醇类电化学传感器的循环伏安曲线，体积分数为6％甲醇气体环境，扫描速率1mVs-1；b、可穿戴气液双功能醇类电化学传感器在体积分数为0-20％甲醇气体环境中的电流-时间曲线，阳极峰值电势为0.47V，插图为200s时的电流信号与甲醇浓度的线性关系；c、在6％甲醇气体环境中连续测试15次的电流响应；d、按照0％、6％、12％、0％、6％、12％、0％的甲醇浓度测试顺序得到的重复性曲线。图2为实施例2制备的可穿戴气液双功能醇类电化学传感器在液体甲醇环境中电化学性能；其中：a、未修饰铂催化剂和修饰铂催化剂后可穿戴气液双功能醇类电化学传感器的循环伏安曲线，体积分数为4％甲醇液体环境，扫描速率0.5mVs-1；b、可穿戴气液双功能醇类电化学传感器在体积分数为0-6％甲醇液体环境中的电流-时间曲线，电压为0.47V；c、200s时的电流信号与甲醇浓度的线性关系；d、在4％甲醇液体环境中连续测试15次的电流响应。图3为实施例2、4和5制备的可穿戴气液双功能醇类电化学传感器的电化学和机械性能；其中：a-c、分别为实施例2、4、5制备的可穿戴气液双功能醇类电化学传感器的电流信号与甲醇浓度的线性关系图；d、实施例2制备的可穿戴气液双功能醇类电化学传感器在多种挥发性气体(甲醇、二氯甲烷、乙腈、二甲苯、丙酮、氨气)中对甲醇的选择性测试；e-f、实施例4制备的可穿戴气液双功能醇类电化学传感器在拉伸、弯曲状态下的传感性能测试。图4为实施例3制备的可穿戴气液双功能醇类电化学传感器在气体甲醇环境中电化学性能；其中：a、未修饰铂催化剂和修饰铂催化剂后可穿戴气液双功能醇类电化学传感器的循环伏安曲线，体积分数为6％甲醇气体环境，扫描速率0.5mVs-1；b、可穿戴气液双功能醇类电化学传感器在体积分数为0-8％甲醇气体环境中的电流-时间曲线，阳极峰值电势为0.6V；c、200s时的电流信号与甲醇浓度的线性关系；d、在6％甲醇气体环境中连续测试10次的电流响应。图5为实施例3制备的可穿戴气液双功能醇类电化学传感器在液体甲醇环境中电化学性能；其中：a、未修饰铂催化剂和修饰铂催化剂后可穿戴气液双功能醇类电化学传感器的循环伏安曲线，体积分数为4％甲醇液体环境，扫描速率0.5mVs-1；b、可穿戴气液双功能醇类电化学传感器在体积分数为2.5-6％甲醇液体环境中的电流-时间曲线，电压为0.6V；c、200s时的电流信号与甲醇浓度的线性关系；d、在3％甲醇液体环境中连续测试10次的电流响应。图6为实施例1制备的可穿戴气液双功能醇类电化学传感器在气体甲醇环境中电化学性能；其中：a、未修饰铂催化剂和修饰铂催化剂后可穿戴气液双功能醇类电化学传感器的循环伏安曲线，体积分数为6％甲醇气体环境，扫描速率0.5mVs-1；b、可穿戴气液双功能醇类电化学传感器在体积分数为0-6％甲醇气体环境中的电流-时间曲线，电压为0.4V；c、200s时的电流信号与甲醇浓度的线性关系；d、在6％甲醇气体环境中连续测试15次的电流响应。图7为实施例1、2和3制备的可穿戴气液双功能醇类电化学传感器在气体甲醇和液体甲醇环境中传感器灵敏度的重复性测试图；其中：a、实施例1、2和3制备的可穿戴气液双功能醇类电化学传感器在相应线性范围内的灵敏度对比；b、实施例2和3制备的可穿戴气液双功能醇类电化学传感器在相应线性范围内的灵敏度对比。图8为实施例1、2和3制备的可穿戴气液双功能醇类电化学传感器在气体甲醇环境中同一甲醇浓度下的响应信号长时间稳定性测试图；其中：a-c、分别为实施例1、2、3制备的可穿戴气液双功能醇类电化学传感器在6％甲醇气体环境中长时间稳定性测试结果。图9为实施例2和3制备的可穿戴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可穿戴气液双功能醇类电化学传感器的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：/n制作丝网印刷三电极传感器阵列的网版；/n将丝网印刷浆料在柔性基底上进行丝网印刷制作传感器阵列；/n修饰电活性材料；/n修饰固体电解质，得到可穿戴气液双功能醇类电化学传感器。/n

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴气液双功能醇类电化学传感器的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
制作丝网印刷三电极传感器阵列的网版；
将丝网印刷浆料在柔性基底上进行丝网印刷制作传感器阵列；
修饰电活性材料；
修饰固体电解质，得到可穿戴气液双功能醇类电化学传感器。


2.根据权利要求1所述可穿戴气液双功能醇类电化学传感器的制备方法，其特征在于：所述丝网印刷三电极传感器阵列的网版中对电极面积≥工作电极面积。


3.根据权利要求2所述可穿戴气液双功能醇类电化学传感器的制备方法，其特征在于：所述丝网印刷三电极传感器阵列的网版中三电极之间的间距≤2mm。


4.根据权利要求3所述可穿戴气液双功能醇类电化学传感器的制备方法，其特征在于：所述丝网印刷浆料为导电碳浆、碳纳米管浆料、PEDOT:PSS浆料、石墨烯浆料和导电银浆中的一种或两种。


5.根据权利要求4所述可穿戴气液双功能...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱楠，江禹，马俊林，马鸿婷，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21