晶体纤维红磷在检测气体中的应用制造技术

本发明专利技术属于传感器技术领域，公开了晶体纤维红磷在检测气体中的应用，所述晶体纤维红磷通过以下步骤进行气体检测：步骤1，将晶体纤维红磷均匀分散于溶剂介质中，并研磨成混合浆料，随后将混合浆料均匀涂覆于陶瓷管上，将涂覆有混合浆料的陶瓷管经干燥处理使混合浆料固化，获得气体传感器；步骤2，使获得的气体传感器与待检测气体接触后，采用拉曼/红外法对与待检测气体接触后的气体传感器进行检测，实现对待检测气体的检测。本发明专利技术将晶体纤维红磷用于检测气体，且能够实现在室温条件下对氨气的快速响应，检测方法易操作，安全高效，为氨气的探测和器件的普遍性应用铺平道路。的探测和器件的普遍性应用铺平道路。的探测和器件的普遍性应用铺平道路。

【技术实现步骤摘要】
晶体纤维红磷在检测气体中的应用


[0001]本专利技术涉及传感器
，尤其涉及一种晶体纤维红磷在检测气体中的应用。

技术介绍

[0002]氨气是一种无色，有强烈刺激性气味的有毒气体。直接接触或过多吸入会对人体健康造成严重的损伤。因此，检测环境中的氨气可以作为一种预防疾病的方法，目前急需一种便携，可重复性，灵敏度高的氨气传感器系统保护人们的身体健康。
[0003]然而，现有技术目前的氨气传感器材料存在材料本身活性较差或对气体吸附较差的问题，导致传感器材料响应时间较长。并且，现有的氨气传感器材料通常需要在高温下工作，然而，氨气在高温下会分解为氮气和氢气，探测器的高温工作环境会对氨气的精准检测造成影响。因此，需要一种室温下对氨气敏感的材料实现对氨气的精准，高灵敏传感。
[0004]为此，本专利技术提供一种晶体纤维红磷在检测气体中的应用、检测方法及检测装置。

技术实现思路

[0005]为了解决上述现有技术中的不足，本专利技术提供晶体纤维红磷在检测气体中的应用、检测方法及检测装置。本专利技术的氨气传感器能够实现在室温条件下对氨气的快速响应。本专利技术的氨气传感器制备过程简单，安全高效，为氨气的探测和器件的普遍性应用铺平道路。
[0006]本专利技术的晶体纤维红磷在检测气体中的应用是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种晶体纤维红磷在检测气体中的应用。
[0008]进一步地，所述晶体纤维红磷用于检测还原性气体。
[0009]进一步地，所述还原性气体为氨气。<br/>[0010]进一步地，将所述晶体纤维红磷制成浆料后涂覆于载体材料上，浆料固化后，获得用于检测气体的气体传感器。
[0011]进一步地，晶体纤维红磷通过以下步骤进行检测气体：
[0012]步骤1，将晶体纤维红磷均匀分散于溶剂介质中，并研磨成混合浆料，随后将混合浆料均匀涂覆于载体材料上，经干燥处理使混合浆料固化，获得气体传感器；
[0013]步骤2，使获得的气体传感器与待检测气体接触后，采用拉曼/红外法对与待检测气体接触后的气体传感器的信号变化进行捕获，通过分析捕获到的信号变化，实现对待检测气体的检测分析。
[0014]进一步地，所述溶剂介质为水、乙醇和NMP中的任意一种。
[0015]进一步地，所述晶体纤维红磷与所述溶剂介质的用量比为5～10mg:1
‑
10mL。
[0016]进一步地，晶体纤维红磷在检测装置中进行检测气体，所述检测装置包括：
[0017]装置本体，其内部为中空，且其相对的两个侧面分别设置有进气口和出气口；
[0018]两个透光片，分别可拆卸设置于所述装置本体的上端与下端，且与所述装置本体形成反应腔；且两个所述透光片之间放置有采用晶体纤维红磷制备的传感材料；
[0019]两个密封圈，分别设置于两个所述透光片与所述装置本体之间，以实现反应装置的重复使用；
[0020]夹具，设置于两个所述透光片上，使得两个所述透光片均与所述装置本体紧密连接，以保证所述反应腔的密闭性。
[0021]进一步地，所述装置本体的材质为热熔胶。
[0022]进一步地，所述进气口与所述出气口上分别设置有第一导管、第二导管；
[0023]所述第一导管用于连接待检测气体的气源；
[0024]所述第二导管用于将检测后的气体排出反应腔内，为了避免检测后的气体直接排入大气中造成污染，可以将第二导管与气体回收装置连接，从而避免检测后的气体直接排入大气中。
[0025]进一步地，所述夹具为皮筋圈。
[0026]本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0027]晶体纤维红磷作为一种层状二维材料，层间由范德华力相结合。沿001方向的晶体纤维红磷呈管状平行排列，从而暴露出最多的活性位点。作为P型半导体材料暴露在氨气环境下时，还原性氨气丢失电子，纤维红磷得到电子，从而降低了自身的电导率，实现对氨气气体的检测。而当晶体纤维红磷所处环境中的氨气浓度降低时，氨气分子由高浓度(吸附在材料表面的氨气)向低浓度(晶体纤维红磷所处环境)扩散，从而使得吸附在材料表面的氨气分子逃离实现脱附，从而使得晶体纤维红磷能够实现对氨气分子的快速响应和快速检测。
[0028]本专利技术实现了室温下晶体红磷纤维的氨气检测。器件制备过程简单、响应速度快、可重复性高，市场前景极为广阔。
[0029]本专利技术中采用原位拉曼/红外法，将待检测气体通入该腔体中，然后利用拉曼/红外光谱仪的光源照射该腔体中的气体传感器，当通入的气体含有目标检测物时，气体传感器能够将待检测气体吸附从而将其固定在气体传感器上，进而被拉曼/红外光谱仪捕获到并获得目标检测物相应的拉曼/红外谱图，从而实现对待检测气体中目标检测物的检测，说明本专利技术制备的气体传感器的响应原理为物理吸附。
附图说明
[0030]图1为本专利技术检测装置的结构示意图；
[0031]图2为实施例1的气体传感器以及乙醇在100ppm氨气下的响应测试结果；
[0032]图3为实施例1的气体传感器在不同浓度含量的氨气下的响应测试结果。
具体实施方式
[0033]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，本专利技术不限制晶体纤维红磷的具体制备方法，采用现有技术公开的制备方法均可，比如采用典型的CVT法，或专利技术人之前申请的申请号为202111289911.7中的制备方法。
[0034]实施例1
[0035]本实施例提供一种晶体纤维红磷在检测气体中的应用，本实施例以氨气为例，通
过以下步骤实现晶体纤维红磷对氨气的检测：
[0036]步骤1，将晶体纤维红磷均匀分散于溶剂介质中，并研磨成混合浆料，随后将混合浆料均匀涂覆于载体材料上，干燥处理，除去混合浆料中水分使浆液固化后，即获得气体传感器；
[0037]需要说明的是，本实施例中不限制溶剂介质的具体成分以及用量，只要能够使晶体纤维红磷均匀分散即可，如水、乙醇和NMP等对材料结构没有影响的溶剂。本实施例中，可选的采用去离子水作为溶剂介质，且晶体纤维红磷与去离子水的用量比为5～10mg:1
‑
10mL。
[0038]本实施例不限制步骤1中研磨的具体方法，只要能够获得均一的混合浆料，使其能够涂覆在陶瓷管上后形成均匀致密的传感材料即可。本实施例中，可选的采用研钵进行研磨，且研磨晶体纤维红磷浆料至糊状。
[0039]本实施例不限制步骤1具体的涂覆方式，只要能够在载体材料上涂覆均匀即可。本实施例中，可选的采用涂刷法进行涂覆。
[0040]本实施例不限制载体材料的具体类型，只要能够作为载体，使晶体纤维红磷传感材料分布均匀并且不会影响晶体纤维红磷本身的传感作用即可。本实施例中，可选的采用传统的气敏陶瓷管作为载体材料，从而使得制备的气体传感器作为气敏传感器使用。
[0041]本实施例不限制干燥处理的具体方式，只要能够将混合浆料中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.晶体纤维红磷在检测气体中的应用。2.如权利要求1所述的晶体纤维红磷在检测气体中的应用，其特征在于，所述晶体纤维红磷用于检测还原性气体。3.如权利要求2所述的晶体纤维红磷在检测气体中的应用，所述还原性气体为氨气。4.如权利要求1所述的晶体纤维红磷在检测气体中的应用，其特征在于，将所述晶体纤维红磷制成浆料后涂覆于载体材料上，浆料固化后，获得用于检测气体的气体传感器。5.如权利要求1所述的晶体纤维红磷在检测气体中的应用，其特征在于，晶体纤维红磷通过以下步骤进行检测气体：步骤1，将晶体纤维红磷均匀分散于溶剂介质中，并研磨成混合浆料，随后将混合浆料均匀涂覆于载体材料上，经干燥处理使混合浆料固化，获得气体传感器；步骤2，使获得的气体传感器与待检测气体接触后，采用拉曼/红外法对与待检测气体接触后的气体传感器的信号变化进行捕获，通过分析捕获到的信号变化，实现对待检测气体的检测分析。6.如权利要求5所述的晶体纤维红磷在检测气体中的应用，其特征在于，所述溶剂介质为水、乙醇和NMP中的任意一种；所述晶体纤维红磷与所述溶剂介质的用量比为5～10mg:1～10mL。7.如权利要求1或5所述的晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：许并社，张帅，马淑芳，王嘉惠，牛艳萍，董浩琰，王肖博，冯心怡，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：