本发明专利技术公开了一种氨气探测用透明Janus膜及其制备方法。利用水
【技术实现步骤摘要】
一种氨气探测用透明Janus膜及其制备方法
[0001]本专利技术涉及一种氨气探测用透明Janus膜及其制备方法，属于气体探测材料领域。
技术介绍
[0002]随着工业和技术的发展，空气污染已成为一个紧迫的全球性问题，检测气体，尤其是有毒气体，作为控制空气污染的基础，变得越来越重要。空气质量时时刻刻影响着人们的身体健康。空气中含有有害气体轻则导致呼吸道疾病，重则导致器官衰竭甚至生命危险。氨(NH3)，既是常见有毒污染气体，也是呼吸诊断分析、肉类新鲜度检测和环境监测的重要指标。NH3主要来源于工业生产、农业化肥和化学材料燃烧，它是一种无色、剧毒、有刺激性气味的气体，对人体有害，因为它有可能影响免疫系统或抑制细胞生长。25ppm NH3是人每天暴露8小时的浓度限值，35ppm NH3是人暴露15分钟的浓度限值。对于敏感的个体，50ppm的NH3立马就会刺激眼睛、鼻子、喉咙和皮肤。因此，开发一种简单、准确、有效的方法检测NH3的浓度范围。研发简便、灵敏度高的气体传感器及其材料对这些气体检测显得尤为重要。
[0003]由于气体的特殊状态，人们通常利用对气体敏感的导电高分子或金属氧化物对其进行电阻系统监测来进行检测。传统的气体传感器件常基于叉指电极或者陶瓷管。将气体传感材料涂布在叉指电极表面，使得原来交叉、不连接的电极能够形成导电通路，但是对于自身导电性能很好的气敏材料，使用叉指电极会大大增加成本，且电极本身不具有柔性。陶瓷管气体检测是将气敏材料涂布在陶瓷管上，老化处理进行检测，但是这种检测器件制备方法复杂，成本相对较高。
技术实现思路
[0004]为了解决现有技术问题，本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种氨气探测用透明Janus膜及其制备方法，以聚对苯二甲酸乙二醇酯或无色透明聚酰亚胺层作为基材，由内到外依次为金纳米线和聚(3，4
‑
亚乙二氧基噻吩)
‑
聚(苯乙烯磺酸)形成两层导电膜结构，其中，金纳米线为基底，起到增强探测效果的作用；该Janus薄膜不仅制备方法简单，成本低，而且制备出来的薄膜具有良好的导电性能、透光性能和稳定性，并在NH3探测方面表现出优异的性能。
[0005]为达到上述专利技术创造目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种氨气探测用透明Janus膜，包括透明衬底和金纳米线复合导电层，其特征在于：透明衬底为聚对苯二甲酸乙二醇酯或无色透明聚酰亚胺层，金纳米线复合导电层为利用硫化氢处理的复合功能层，金纳米线复合导电层由内向外依次为超薄金纳米线层与聚(3，4
‑
亚乙二氧基噻吩)
‑
聚(苯乙烯磺酸)薄膜层，将透明衬底和金纳米线复合导电层一体化结合形成具有两层导电膜结构的透明Janus膜，用于氨气检测。
[0007]优选地，在复合导电层中，金纳米线层的沉积密度为0.01
‑
0.3g/m2，聚(3，4
‑
亚乙二氧基噻吩)
‑
聚(苯乙烯磺酸)薄膜层的沉积密度为0.5
‑
3g/m2，进一步优选聚(3，4
‑
亚乙二氧基噻吩)
‑
聚(苯乙烯磺酸)薄膜层的沉积密度为0.5
‑
1.2g/m2。
[0008]优选地，本专利技术氨气探测用透明Janus膜的超薄金纳米线层的厚度为2
‑
30nm，聚(3，4
‑
亚乙二氧基噻吩)
‑
聚(苯乙烯磺酸)薄膜层的厚度为1
‑
50μm。
[0009]优选地，透明Janus膜表面方阻为200
‑
2000Ω/sq。
[0010]优选地，透明Janus膜可见光透过率为80
‑
100％。
[0011]优选地，在80℃温度下30分钟后，透明Janus膜的方阻值变化不高于30％。本专利技术氨气探测用透明Janus膜的温度稳定性良好。
[0012]优选地，利用本专利技术氨气探测用透明Janus膜进行氨气检测时，低浓度10ppm氨气的响应率为1
‑
40％，可重复探测次数不低于100次。
[0013]一种本专利技术所述的氨气探测用透明Janus膜的制备方法，包括以下步骤：
[0014](1)利用水
‑
空气界面法，在水面滴加浓缩后的金纳米线胶体，制备超薄金纳米线薄膜；然后将超薄金纳米线薄膜转移至聚对苯二甲酸乙二醇酯或无色透明聚酰亚胺薄膜上，获得金纳米线薄膜，在室温通风下干燥后，在100
‑
2000ppm的硫化氢环境中处理1
‑
20分钟，获得表面亲水性金纳米线薄膜，待用；
[0015](2)在聚(3，4
‑
亚乙二氧基噻吩)
‑
聚(苯乙烯磺酸)中加入二甲基亚砜，得到二甲基亚砜掺杂后的聚(3，4
‑
亚乙二氧基噻吩)
‑
聚(苯乙烯磺酸)的混合溶液，使在混合液中的二甲基亚砜的质量分数为1
‑
20％，超声10
‑
50分钟使其混合均匀，待用；
[0016](3)将在所述步骤(1)中经过硫化氢处理后的金纳米线薄膜固定于匀胶机上，并滴加在所述步骤(2)中制备的二甲基亚砜掺杂后的聚(3，4
‑
亚乙二氧基噻吩)
‑
聚(苯乙烯磺酸)的混合溶液于薄膜的表面，先采用不低于1000rmp的转速进行旋涂，后采用不低于3000rmp的转速旋涂，制备的复合薄膜，待用；
[0017](4)将在所述步骤(3)中得到的复合薄膜放置于50
‑
200℃的真空干燥箱中，加热退火处理10
‑
50分钟，获得的金纳米线/聚(3，4
‑
亚乙二氧基噻吩)
‑
聚(苯乙烯磺酸)复合薄膜，即为氨气探测用透明Janus膜。
[0018]优选地，在所述步骤(1)中，利用水
‑
空气界面法，在水面滴加10μL浓缩后的浓度不低于10mg/mL的金纳米线溶胶，制备超薄金纳米线薄膜。
[0019]优选地，在所述步骤(1)中，继续利用水
‑
空气界面法，在具有一层金纳米线薄膜上再转移一层金纳米线，以制备具有双层金纳米线结构的薄膜；以此类推，制备具有三层或更多层的金纳米线结构的薄膜。
[0020]优选地，在所述步骤(2)中，使在混合液中的二甲基亚砜的质量分数为5
‑
20％。
[0021]优选地，在所述步骤(3)中，先采用不低于1000rmp的转速进行旋涂至少1分钟，后采用不低于3000rmp的转速旋涂至少1分钟，制备的复合薄膜。
[0022]优选地，在所述步骤(4)中，将复合薄膜放置于80
‑
200℃的真空干燥箱中，加热退火处理20
‑
25分钟。
[0023]本专利技术与现有技术相比较，具有如下显而易本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种氨气探测用透明Janus膜，包括透明衬底和金纳米线复合导电层，其特征在于：透明衬底为聚对苯二甲酸乙二醇酯或无色透明聚酰亚胺层，金纳米线复合导电层为利用硫化氢处理的复合功能层，金纳米线复合导电层由内向外依次为超薄金纳米线层与聚(3，4
‑
亚乙二氧基噻吩)
‑
聚(苯乙烯磺酸)薄膜层，将透明衬底和金纳米线复合导电层一体化结合形成具有两层导电膜结构的透明Janus膜，用于氨气检测。2.根据权利要求1所述的氨气探测用透明Janus膜，其特征在于：在复合导电层中，金纳米线层的沉积密度为0.01
‑
0.3g/m2，厚度为2
‑
30nm，聚(3，4
‑
亚乙二氧基噻吩)
‑
聚(苯乙烯磺酸)薄膜层的沉积密度为0.5
‑
3g/m2，厚度为1
‑
50μm。3.根据权利要求1所述的氨气探测用透明Janus膜，其特征在于：透明Janus膜表面方阻为200
‑
2000Ω/sq。4.根据权利要求1所述的氨气探测用透明Janus膜，其特征在于：透明Janus膜可见光透过率为80
‑
100％。5.根据权利要求1所述的氨气探测用透明Janus膜，其特征在于：在80℃温度下30分钟后，透明Janus膜的方阻值变化不高于30％。6.根据权利要求1所述的氨气探测用透明Janus膜，其特征在于：进行氨气检测时，低浓度10ppm氨气的响应率为1
‑
40％，可重复探测次数不低于100次。7.一种权利要求1
‑
6中任一项所述的氨气探测用透明Janus膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)利用水
‑
空气界面法，在水面滴加浓缩后的金纳米线胶体，制备超薄金纳米线薄膜；然后将超薄金纳米线薄膜转移至聚对苯二甲酸乙二醇酯或无色透明聚酰亚胺薄膜上，获得沉积密度为0.01
‑
0.3g/m2的金纳米线薄膜，在室温通风下干燥后...
【专利技术属性】
技术研发人员：李运波，姜建春，周家航，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。