【技术实现步骤摘要】
一种风力摩擦纳米发电机驱动的NO2气体监测系统及其制备方法及应用
[0001]本专利技术涉及二氧化氮气体检测
，特别涉及一种风力摩擦纳米发电机驱动的NO2气体监测系统及其制备方法及应用。
技术介绍
[0002]二氧化氮(NO2)是大气中常见的有毒污染物，主要来源于工业生产、汽车尾气和化石燃料燃烧。它会造成严重的环境污染并且会对人体健康造成很大损害。大气中高浓度的NO2容易导致光化学烟雾和酸雨的形成，低浓度的NO2也会对人体健康构成威胁。长期暴露于二氧化氮的环境中会对人的眼睛和呼吸器官有强烈的刺激作用，可导致肺部疾病、呼吸系统疾病和免疫力下降，严重时会致人死亡。因此，研制可靠的便携式NO2传感器对环境监测和人类健康具有重要意义。目前，NO2气体传感器大多需要外接电源供电，部分传感器需要在高温下工作才能具有良好的灵敏度，这不能满足当今低功耗、可便携性、微型化的要求，给传感器的实际应用带来了巨大的成本和复杂性。在众多的检测技术中，基于摩擦电纳米发电机 (TENG)的自供电传感器具有制造成本低、可室温运行、结构选择多样等优点，...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种风力摩擦纳米发电机驱动的NO2气体监测系统，其特征在于：所述系统包括二氧化氮气体传感器，以及为气体传感器提供电源的风力摩擦纳米发电机；所述二氧化氮气体传感器包括基底，设于基底上端面的气体敏感材料，两个分别设于气体敏感材料两端的传感器金属电极；所述风力摩擦纳米发电机包括聚全氟乙丙烯发电层，由内至外依次对称分布于聚全氟乙丙烯发电层两侧的两个聚乙烯醇/银发电层，两个发电机金属电极和两个支撑板；所述两个发电机金属电极与所述传感器金属电极相连；所述气体敏感材料为WO3纳米纤维掺杂修饰的Ti3C2T
x MXene纳米复合薄膜。2.根据权利要求1所述的风力摩擦纳米发电机驱动的NO2气体监测系统，其特征是：所述风力摩擦纳米发电机的正极性发电层材料为聚乙烯醇/银，负极性发电层材料为聚全氟乙丙烯。3.根据权利要求1所述的风力摩擦纳米发电机驱动的NO2气体监测系统，其特征是：所述WO3纳米纤维的直径为300纳米，所述Ti3C2T
x MXene的横向尺寸为2微米。4.根据权利要求1所述的风力摩擦纳米发电机驱动的NO2气体监测系统，其特征是：所述发电机金属电极的材料为Al、Cu和Ag中的一种，所述传感器金属电极的材料为Au、Ag、Cu、Al和Ni中的一种，所述传感器金属电极的厚度为20纳米，所述发电机金属电极的厚度为60微米。5.根据权利要求1所述的风力摩擦纳米发电机驱动的NO2气体监测系统，其特征是：所述支撑板材料为亚克力板或聚氯乙烯中的一种，厚度为1毫米，所述基底为硅、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺中的一种，厚度为100
‑
500微米。6.根据权利要求1所述的风力摩擦纳米发电机驱动的NO2气体监测系统，其特征是：还包括LabVIEW上位机显示系统；优选的，所述二氧化氮气体传感器与一定值电阻串联，所述风力摩擦纳米发电机的输出电信号经过整流稳压以后以固定直流电压给二氧化氮气体传感器和电阻供电，所述固定直流电压值为36V；优选的，所述风力摩擦纳米发电机在工作过程中可两次产生脉冲电压；优选的，所述发电机金属电极通过整流稳压电路模块与传感器金属电极相连。7.根据权利要求1所述的风力摩擦纳米发电机驱动的NO2气体监测系统，其特征是，所述气体敏感材料WO3‑
MXene的二氧化氮气体传感原理为：WO3是一种以电子为主要载流子的n型半导体材料，WO3暴露在空气中时，空气中O2的氧分子被吸附在WO3的表面，并通过捕获导带上的电子而转化为化学吸附氧阴离子O2‑
；WO3传感器暴露于氧化性气体NO2中时，由于NO2的电子亲和度比氧气高，NO2分子进一步从WO3导带捕获电子，导致传感器电阻增加，同时由于MXene具有金属导电性，这导致了在MXene和WO3界面上形成肖特基结；当引入NO2气体时，电子从导带中被捕获，这将导致电子累积层变薄，传感器电阻上升，从而提高传感器的响应；由于MXene具有优异的金属导电性，在气体吸附过程中还可以作为电荷传导层、宿主层和运输层，加速了电子传递，大大提高了气体的吸附和解吸速率。8.一...
【专利技术属性】
技术研发人员：张冬至，王东岳，徐振原，李停停，宓倩，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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