一种高选择性丙酮气敏材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种高选择性丙酮气敏材料及其制备方法与应用，所述的高选择性丙酮气敏材料包括原料Ag‑LaFeO

High selectivity acetone gas sensitive material, preparation method and application thereof

The invention discloses a high selective acetone gas sensitive material and preparation method and application of highly selective acetone air sensitive material comprises raw materials of Ag LaFeO

【技术实现步骤摘要】
一种高选择性丙酮气敏材料及其制备方法与应用
本专利技术属于材料
，具体涉及一种高选择性丙酮气敏材料及其制备方法与应用。
技术介绍
人类的日常生活和生产活动与周围气氛环境紧密相关。气氛的变化对人体健康有着极大的影响。丙酮是一种常温常压下具有特殊芳香气味的易挥发性无色透明液体。丙酮作为最重要的工业溶剂之一，其化学活性高，相对廉价，具有可燃性，广泛应用于涂料、农药、医药等领域。然而，丙酮对人体是有伤害的，吸入高浓度的丙酮（约1000ppm）对鼻腔和咽喉有刺激，极高浓度下（大于10000ppm）可能造成头疼、虚弱、恶心、酒醉感及呕吐。此外，丙酮被列为一种重要的生物呼吸标记物，用于人体糖尿病的无创性诊断。临床数据表明，糖尿病患者呼出气体的丙酮浓度超过1.8ppm，然而正常人体的只有0.3-0.9ppm。由此看来，及时、准确，方便的对丙酮气体的检测对人体疾病预防和监测具有重要意义。丙酮的检测方法主要有：分光光度法、色谱法、电化学法、催化发光法、气敏传感器法等，其中分光光度法具有检测速度较快、成本低廉的优点，但需要专业的分光光度仪，难以大面积的普及推广应用，同时也存在检测精度和准确性不高、配制和使用试剂要求严格以及易受其他因素影响（如：温度、检测时间等）；色谱法检测准确度高、快捷，但也存在需要较贵的专用设备、体积大、检测成本高以及衍生试剂同分异构体难以分离等问题；电化学法工作稳定、敏感性较好，但电化学传感器价格较高、服役期短、检测过程易受干扰；催化发光法是近年来新出现的一种丙酮气体检测方法，虽然检测的灵敏度高、选择性好，但因检测设备复杂、检测成本高等问题限制了该方法的广泛应用；气敏传感器法是利用气敏传感器测定丙酮含量，具有灵敏度高、操作简便、成本低而且装置小巧，适用于室内空气中丙酮含量的实时监测及推广应用。气敏传感器种类多，其中氧化物半导体气敏传感器是主流产品，其原理是利用半导体敏感材料吸附气体后的电导率变化，测定其周围气氛中待测气体的浓度变化。半导体气敏传感器因具有灵敏度高、性能稳定、价格低、体积小、使用简便等特点而受到普遍青睐，近二十年来得到了快速的发展。目前，对于丙酮气敏传感器的研究，国外研究人员ZhengfeiDai等（DaiZ,LeeCS,KimBY,etal.Honeycomb-likeperiodicporousLaFeO3thinfilmchemiresistorswithenhancedgas-sensingperformances.[J].AcsAppliedMaterials&Interfaces,2014,6(18):16217-16226.）采用聚苯乙烯纳米球作为模板制备了LaFeO3薄膜，结果表明具有蜂巢状的LaFeO3薄膜的丙酮气敏性能较好，对丙酮的最低探测限度为50ppb，但是文章其工作温度较高，在400摄氏度左右。国内的位子涵等（位子涵,孙永娇,胡杰.ZnO纳米线的制备及其气敏特性[J].微纳电子技术,2015(11):701-706.）采用水热法制备了ZnO纳米线，该传感器能在200℃下对0.5ppm的丙酮进行检测，在一定程度上提高了对丙酮的灵敏度，但是元件对丙酮的选择性没有得到改善。黄家锐等（J.R.Huang,L.Y.Wang,C.P.Gu,Z.J.Wang,Y.F.Sun,J.J.Shim,PreparationofporousSnO2microcubesandtheirenhancedgas-sensingproperty,SensActuators,B207(2015)782-790.）制备了多孔SnO2微立方，该材料制成器件检测甲醛最佳工作温度为280℃，在该温度下对100ppm甲醛的灵敏度为58，而对100ppm乙醇的灵敏度也很高，为49左右，还是在选择性方面有所欠缺。概括而言，目前的丙酮气敏传感器仍存在工作温度高（一般为190-350℃）、选择性较差或灵敏度不高等问题，难以实用化。因此研究并制备工作温度在室温下，具有高选择性、高灵敏度的丙酮气体传感器，将是该类传感器的研发重点和必然的发展趋势。因此，开发一种气敏材料以解决气体传感器技术问题是非常必要的。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种高选择性丙酮气敏材料；第二目的在于提供所述的高选择性丙酮气敏材料的制备方法；第三目的在于提供所述的高选择性丙酮气敏材料的应用。本专利技术的第一目的是这样实现的，所述的高选择性丙酮气敏材料包括原料Ag-LaFeO3凝胶、模板分子、功能单体和引发剂，经制备得到，其原料摩尔比为1﹕（0.1～0.4）﹕（0.05～0.8）﹕（0.1～0.5）。本专利技术的第二目的是这样实现的，包括以下步骤：A、将配方配比的模板分子和功能单体混合后以频率10k~40kHz超声振荡30~60min，静置5~20h得到溶液a；B、将Ag-LaFeO3凝胶和溶液a混合均匀，加入配方配比的引发剂，于40~100℃下聚合反应12~48h得到反应液b，将反应液b于50~250℃下干燥1~2d至含水率为2~7%，研磨，再于600~800℃下烧结2~4h得到目标物。本专利技术的第三目的是这样实现的，所述的高选择性丙酮气敏材料在制备丙酮气体传感器中的应用。由于传感器感应物质在外界因素如温度、化学试剂的影响下表现出不稳定，并且在有些条件下缺乏适当的目标感应物质。利用分子印迹技术，可以合成出稳定的，对某种物质有特殊作用的材料，将这些材料应用到传感技术中，可以弥补这些不足。这方面的工作已取得了一些进展。自1993年，年Mosbach等（VlatakisG,AnderssonLI,MüllerR,etal.Drugassayusingantibodymimicsmadebymolecularimprinting[J].Nature,1993,361(6413):645-647.）在《Nature》上发表有关茶碱分子印迹聚合物（MolecularImprintedPolymers，MIPs）的报道后，分子印迹聚合物传感器引起了人们广泛的兴趣。Liu等（LiuY,ZhuL,ZhangY,etal.Electrochemicalsensoringof2,4-dinitrophenolbyusingcompositesofgrapheneoxidewithsurfacemolecularimprintedpolymer[J].Sensors&ActuatorsBChemical,2012,s171–172(8):1151-1158．）在水溶液中制备2，4一二硝基苯酚(DNP)表面MIP和氧化石墨烯复合材料，将该复合物的水相悬浊液滴涂于玻碳电极表面，实现了对I)NP的定量分析，线性范围为1．0～150．0μmol·L-1。Arenas等(ArenasLF,EbarviaBS.Enantioselectivepiezoelectricquartzcrystalsensorford-methamphetaminebasedonamolecularlyimprintedpolymer.[J].AnalyticalandBioanalyticalChemistry,2010,397(7):3155-3158.)通过本体聚合法制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高选择性丙酮气敏材料，其特征在于所述的高选择性丙酮气敏材料包括原料Ag‑LaFeO

【技术特征摘要】
1.一种高选择性丙酮气敏材料，其特征在于所述的高选择性丙酮气敏材料包括原料Ag-LaFeO3凝胶、模板分子、功能单体和引发剂，经制备得到，其原料摩尔比为1﹕（0.1～0.4）﹕（0.05～0.8）﹕（0.1～0.5）。2.根据权利要求1所述的高选择性丙酮气敏材料，其特征在于所述的模板分子为丙酮、甲醇或甲醛。3.根据权利要求1所述的高选择性丙酮气敏材料，其特征在于所述的功能单体为丙烯酸及其衍生物、亚甲基丁二酸、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、丙烯酰胺、甲基丙烯酸或乙烯基吡啶。4.根据权利要求1所述的高选择性丙酮气敏材料，其特征在于所述的引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二异庚...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳清菊，王超，荣茜，张裕敏，张瑾，朱忠其，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：云南,53