一种对三乙胺具有稳定选择响应的材料及其制备方法、具有三乙胺选择响应性的传感器件技术

本发明专利技术公开了一种对三乙胺具有稳定选择响应的材料，为Co9S8/In2S3异质结结构的半导体材料；为纳米片组装而成的纳米花结构。本发明专利技术还公开了上述三乙胺具有稳定选择响应的材料的制备方法，包括以下步骤：将前驱体ZIF

【技术实现步骤摘要】
一种对三乙胺具有稳定选择响应的材料及其制备方法、具有三乙胺选择响应性的传感器件


[0001]本专利技术涉及三乙胺的检测领域，特别涉及一种对三乙胺具有稳定选择响应的材料及其制备方法、具有三乙胺选择响应性的传感器件。

技术介绍

[0002]三乙胺(TEA)常用作工业溶剂、催化剂及防腐剂等，是一种应用广泛的基础化工原料，同时也是一种剧毒、易挥发、易燃性危化品，为在此国际职业安全与健康技术标准中，对三乙胺的环境浓度有严格限定，规定空气中的浓度限值为10ppm，职业接触限值1ppm。
[0003]对环境中三乙胺的实时监测，气体传感器技术是十分高效和必要的技术手段，在有效保证生产安全与避免人体健康损害方面发挥着关键作用，也是先进的气体检测技术发展的一个重点前沿方向。
[0004]现已知的三乙胺检测技术方法中，按信号产生及响应的机制，区分为包括光学传感器、电化学传感器、声表面波传感器等技术方法。这些方法在实践中存在着诸如成本过于昂贵、制备工艺复杂或应用条件过于苛刻等不利因素，严重制约了其广泛应用。
[0005]相比而言，基于金属氧化物(MOS)的半导体特性，所开发的对三乙胺等具有选择响应性的材料及其气体传感器件，如p型半导体(CuO，NiO、NiCo2O4、 Co3O4)和n型半导体(In2O3、SnO2、ZnO、WO3等)，由于具备可期待的低成本、易制备及适用性广等潜在优点而备受关注。如采用核壳结构构造的(Cu、 Zn)Fe2O4纳米微球，实现了对200ppm的三乙胺的响应；采用中空的WO3纳米球，实现了对50ppm三乙胺的响应；采用CeO2@SnO2异质结结构，实现对50ppm 三乙胺的响应；采用构建CuO@SnO
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n型异质结结构，提高对三乙胺响应灵敏度；采用金属有机框架化合物衍生的多孔ZnO立方体对100ppm三乙胺具有高达120.6的响应值；采用贵金属Pt和Ag对W
18
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纳米线掺杂，可望实现对 10ppm的三乙胺浓度的显著响应和低至71ppb的检测限值等。
[0006]这些工作在三乙胺的选择响应与检测上有可喜的进步，但响应程度、稳定性以及检测下限等综合指标上还有待进一步的提升。比如检测下限过高(普遍在50ppm之上)，在灵敏度以及选择性等方面都须要进一步改善，以便更好满足对三乙胺气体的实时灵敏的监测的需要。

技术实现思路

[0007]为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种对三乙胺具有稳定选择响应的材料，具有显著的三乙胺气体选择响应特性，对环境湿度适应性优良，在湿度35
‑
80％RH范围，Co9S8/In2S3传感器件的响应值可稳定保持在100左右。
[0008]本专利技术的另一目的在于提供上述对三乙胺具有稳定选择响应的材料的制备方法。
[0009]本专利技术的再一目的在于提供具有三乙胺选择响应性的传感器件。
[0010]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0011]一种对三乙胺具有稳定选择响应的材料，为Co9S8/In2S3异质结结构的半导体材料。
[0012]优选的，所述对三乙胺具有稳定选择响应的材料为纳米片组装而成的纳米花结构。
[0013]所述的对三乙胺具有稳定选择响应的材料的制备方法，包括以下步骤：
[0014]将前驱体ZIF
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67、硝酸铟水合物及硫代乙酰胺溶于乙醇，经水热反应后，所得产物经烧结处理，得到对三乙胺具有稳定选择响应的材料。
[0015]优选的，所述前驱体ZIF
‑
67、硝酸铟水合物及硫代乙酰胺的质量比为3: (4.5～5.5):(2～7)。
[0016]优选的，所述前驱体ZIF
‑
67、硝酸铟水合物及硫代乙酰胺的质量比为3: (4.8～5.2):(3～6)。
[0017]优选的，所述水热反应的反应条件为：在120～180℃反应3～12h。
[0018]进一步优选的，所述水热反应的反应条件为：在155～165℃反应5.5～6.5h。
[0019]优选的，所述烧结的条件为380～480℃恒温烧结1～3h。
[0020]优选的，前驱体ZIF
‑
67的制备过程具体为：
[0021]将六水合硝酸钴Co(NO3)2·
6H2O与二甲基咪唑按照摩尔比为1：(2～6)混合均匀，溶于甲醇溶液，室温下静置12～48小时，离心收集沉淀得到前驱体ZIF
‑
67。
[0022]具有三乙胺选择响应性的传感器件，包含所述的对三乙胺具有稳定选择响应的材料。
[0023]进一步优选的，所述烧结的条件为420～470℃恒温烧结1.5～2.5h。
[0024]进一步优选的，所述六水合硝酸钴与二甲基咪唑按摩尔比1:(2.5～3.5)。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：
[0026](1)本专利技术的对三乙胺具有稳定选择响应的材料具有显著的三乙胺气体选择响应特性，以20ppm的三乙胺浓度为例，本专利技术Co9S8/In2S3异质结结构气体感应器件，对三乙胺的选择响应性远高于对其他气体如甲醛、乙醇、甲醇、丙酮、氨水、甲苯、苯乙烯、苯胺、N,N
‑
二甲基甲酰胺、乙二胺、乙醇胺等的响应，是其它气体响应值的50倍。
[0027](2)本专利技术的对三乙胺具有稳定选择响应的材料对环境湿度适应性优良，在湿度35
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80％RH范围，Co9S8/In2S3传感器件的响应值可稳定保持在100左右。在环境湿度继续升高时，Co9S8/In2S3传感器件的响应会有所下降，但是仍然有着 60的高响应程度。
[0028](3)本专利技术的对三乙胺具有稳定选择响应的材料具有突出的低检测限和高灵敏度，在300℃的工作温度下，Co9S8/In2S3传感器件对三乙胺的响应灵敏度为 (Rair/Rgas＝100.3)，最低检测限为100ppb。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的实施例1得到的Co9S8/In2S3异质结结构材料及其三乙胺气体选择性响应材料的SEM图。
[0030]图2(a)为本专利技术的实施例1得到的Co9S8/In2S3在300℃下传感器对20ppm 三乙胺的连续响应稳定性测试结果图。
[0031]图2(b)为本专利技术的实施例1得到的Co9S8/In2S3在300℃的操作温度下测定45天的
20ppm三乙胺灵敏度数据。
[0032]图3为本专利技术的实施例1得到的Co9S8/In2S3传感器在300℃的操作温度对 20ppm的三乙胺以及甲醛、乙醇、甲醇、丙酮、氨水、甲苯、苯乙烯、苯胺、 N,N
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二甲基甲酰胺、乙二胺、乙醇胺的响应。
[0033]图4为本专利技术的实施例1得到的Co9S8/In2S3传感器在300℃的操作温度对 20ppm的三乙胺测试的湿度稳定性能图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对三乙胺具有稳定选择响应的材料，其特征在于，为Co9S8/In2S3异质结结构的半导体材料。2.根据权利要求1所述的对三乙胺具有稳定选择响应的材料，其特征在于，为纳米片组装而成的纳米花结构。3.权利要求1～2任一项所述的对三乙胺具有稳定选择响应的材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将前驱体ZIF
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67、硝酸铟水合物及硫代乙酰胺溶于乙醇，经水热反应后，所得产物经烧结处理，得到对三乙胺具有稳定选择响应的材料。4.根据权利要求3所述的对三乙胺具有稳定选择响应的材料的制备方法，其特征在于，所述前驱体ZIF
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67、硝酸铟水合物及硫代乙酰胺的质量比为3:(4.5～5.5):(2～7)。5.根据权利要求4所述的对三乙胺具有稳定选择响应的材料的制备方法，其特征在于，所述前驱体ZIF
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67、硝酸铟水合物及硫代乙酰胺的质量比为3:(4.8～5.2):(3～6)。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉放，朱子凡，聂建行，靳焘，曹立久，王鑫琦，胡旭琪，
申请(专利权)人：中科院广州化学有限公司，
类型：发明
国别省市：