本发明专利技术提供了三种苝湾含有不同取代基的苝酰亚胺衍生物电阻式气敏传感器及其制备方法。该器件中，构成源区和漏区的材料均为单质金;构成沟道区材料为三种苝酰亚胺衍生物的单根微米线或纳米线；构成栅介质层的材料为硅和二氧化硅。本发明专利技术提供的三种苝酰亚胺衍生物气敏传感器在水合肼气氛下均具有较高灵敏度，其灵敏度的变化与分子结构密切相关。本发明专利技术的优点是：一方面可以实现水合肼气氛的高效快捷检测，另一方面结构简单、体积小、便于携带，在胺类气体检测中具有广泛的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种有机电阻式气敏传感器，尤其适用水合肼气氛的高效快捷检测。
技术介绍
近年来，随着工业生产不断发展、人们生活水平日益提高，环境问题也日益突出。可燃气体燃烧和有毒气体泄漏事件时有报道，环境质量和大众健康问题已引起社会的广泛关注。鉴于此，研制和开发性能优异的气敏传感器已成为相关科研人员的首要任务。特别是近些年来，纳米材料和技术的不断发展与进步，极大地推进了新型气敏传感器的制备和应用发展。目前已开发出的具有纳米结构的气敏传感器可用于检测多种气体，如CO、H2及天然气等可燃性气体，以及H2S、NOx, NH3和碳氢化合物等有毒气体，广泛用于工业监控、气象监测、室内外空气质量监控以及医疗等多个领域。然而，直到目前为止，有关气敏传感器的研究主要集中于无机纳米结构材料，有机纳米结构材料在气敏传感器上的应用研究依然比较滞后，而有机纳米结构传感器由于具有操作温度低、功耗小、成本低、制备方法简便及与微电子产业良好匹配等优点近些年受到了越来越多的关注。茈酰亚胺衍生物作为一类η型有机半导体，由于其具有缺电子的结构特征，因此对给电子的胺类气体较为敏感，可以用来制备检测该类气体的气敏传感器。尽管近些年来茈酰亚胺衍生物气敏传感器研究已取得长足发展，但其性能研究依然存在着如下不足:1)目前研究工作主要集中于依靠其光学性质变化的荧光型气敏传感器，而基于其半导体性质的电阻式气敏传感器研究相对滞后，这不利于其微型化发展，更不利于气体高效快捷检测；2)气敏灵敏度较低，限制了其在实际生活中的应用；3)用于气敏传感器研究的茈酰亚胺衍生物分子设计缺乏系统性，分子结构与其传感性能的关系也未得到阐述。因此，进一步发展具有较高灵敏度的茈酰亚胺衍生物电阻式气敏传感器，并揭示茈酰亚胺衍生物分子结构与传感性能的关系已成为其气敏传感性能研究过程中亟待解决的问题之一。茈酰亚胺衍生物制备手段的快速涌现为其电阻式气敏传感器的发展提供了新的动力，结合先进的微加工技 术，许多基于茈酰亚胺衍生物维纳结构的电阻式气敏传感器得到广泛应用。而茈酰亚胺衍生物气敏传感器构效关系的揭示，进一步丰富其制备理论，必将进一步推动茈酰亚胺衍生物电阻式气敏传感器的快速发展。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对有毒有害气体高效快捷检测，提供一种茈酰亚胺衍生物电阻式气敏传感器。本专利技术将三种茈酰亚胺衍生物单根微米线或纳米线制作成气敏传感器，当其置于10 ppm水合肼气体中，气体分子将与茈酰亚胺衍生物发生电子转移，导致气敏传感器电阻在3-5秒内发生2-4数量级的变化，实现对特定气体的检测，并结合茈酰亚胺衍生物分子结构的改变，实现对其电阻式气敏传感器灵敏度的调控。附图说明图1 为 PTCD1-Br2Cui 核磁谱图。图2为PTCD1-Cltl核磁谱图。图3 为 PTCD1-BP2Ciq 核磁谱图。图4为PTCD1-Br2Cltl气敏传感器的SEM图。图5为PTCD1-Cltl气敏传感器的SEM图。图6为PTCD1-BP2Cltl气敏传感器的SEM图。图7为PT⑶1-Br2Cltl气敏传感器的电阻随时间变化图。图8为PT⑶1-Ciq气敏传感器的电阻随时间变化图。图9为PT⑶1-BP2Cltl气敏传感器的电阻随时间变化图。具体实施例方式实施例1: 所述茈酰亚胺衍生物的制备方法: 1)3，4，9，10-茈四羧酸二酐(0.60 g,l.54 mmol)与2.86 g碳酸钾，3.4 g碘化钾溶Λ 35 mLV-甲基吡咯烷酮，氮气保护下于80 ° C搅拌I小时，加入1-溴-3，7-二甲基辛烷(1.02 g, 4.61 mmol)，继续反应2小时后，冷却至室温，随后加入300 mL盐酸(2 M )和甲醇的混合溶剂(体积比为1:3)，搅拌过夜，抽滤，干燥，硅胶柱分离(洗脱剂为氯仿)得0.73 g N, 双(3，7-二甲基辛基)茈-3，4，9，10-茈二酰亚胺(PTCD1-Cltl),产率 71.1%。1H NMR (CDCl3): δ 8.63 (d, / = 8.0 Hz, 4H)，8.52 (d, / = 8.0 Hz, 4H)，4.22 (t,/=8.8 Hz, 4H), 1.61-0.88 (m, 38H).MALD1-MS: 670.88 (calc’ d.670.42).Anal.Calcd for C44H50N2O4: C, 78.77; Η, 7.51; N, 4.18; Found: C, 78.46; Η, 7.72; N,4.02.2)1，7-二溴-3，4，9，10-茈四羧酸二酐(0.60g, 1.09 mmol)与 2.0 g 碳酸钾，2.4 g碘化钾溶入25 mL N-甲基吡咯烷酮，氮气保护下于80 °C搅拌I小时，加入1-溴_3，7-二甲基辛烷(0.72 g, 3.25 mmol)，继续反应2小时后，冷却至室温，随后加入300 mL盐酸(2 M )和甲醇的混合溶剂(体积比为1:3 )，搅拌过夜，抽滤，干燥，硅胶柱分离(洗脱剂为氯仿)得0.71 g N, 双(3，7-二甲基辛基)茈-1，7-二溴-3，4，9，10-茈二酰亚胺(PTCD1-Br2C10),产率 78.2%。1HNMR (CDCl3): δ 9.50 (d, / = 8.4 Hz, 2H)，8.93 (s,2H), 8.72 (d, /=8.4 Hz, 2H), 4.25 (t, / = 8.8 Hz, 4H)，3.50 (s, 8H)，1.57-0.88(m, 30H).MALD1-MS: 828.67 (calc，d.828.65).Anal.Calcd for C44H48Br2N2O4: C,63.77; Η, 5.84; N, 3.38; Found: C, 64.11; Η, 5.76; N, 3.27.3)%τΤ-双(3，7-二甲基辛基)茈-1，7-二溴-3，4:9，10-茈二酰亚胺(0.50 g,0.6mmol)与0.27 g对叔丁基苯酚，0.25 g碳酸钾溶入35 mL N, 二甲基甲酰胺，氮气保护下于150 °C搅拌6小时，随后加入150 mL水，搅拌过夜，抽滤，干燥，硅胶柱分离(洗脱剂为氯仿)得0.34 g N, 双(3，7-二甲基辛基)茈-1，7-二 (对叔丁基苯氧基)-3，4:9，10-茈二酰亚胺(PTCD1-BP2C10),产率 68.8%。1H NMR (CDCl3): δ 9.55 (d, J = 8.8 Hz, 2H)，8.59 (d, /= 8.4 Hz, 2H)，8.30 (s, 2H)，7.50 (d, / = 8.8 Hz, 4H)，7.13 (d, J=8.8 Hz, 4H), 4.17 (t, / = 8.4 Hz, 4H)，1.61-0.86 (m, 56H).MALD1-MS: 967.28(calc，d.967.12).Anal.Calcd for C64H74N2O6: C, 79.47; H, 7.71; N, 2.90; Found:C, 79.16; H, 7.72; N, 2.85.实施例2: 基于上述茈酰亚胺衍生物的微米和纳米线的制备方法: I)将0.3 HiLPTCD1-Br2Cici的氯仿溶液(I mg.mL—1)转本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种苝湾含有不同取代基的苝酰亚胺衍生物，其特征在于苝酰亚胺衍生物为结构通式如下表示的化合物。211178dest_path_image002.jpg
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄永伟，付丽娜，刘英杰，张磊，邱娜，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：
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