【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及传感器技术、电气设备在线监测领域，尤其涉及一种zif-67@zif-8颗粒状材料作为检测sf6气体特征分解组分so2f2的气敏材料，以及用于检测sf6气体特征分解组分so2f2的气敏传感器及其制备方法。
技术介绍
1、六氟化硫(sf6)是一种无色、无味、无毒且不燃的惰性气体，以其出色的绝缘和灭弧性能广泛应用于电力行业。尤其是气体绝缘组合开关设备，因具备易于维护、使用寿命长和占地面积小的优势，成为超高压电力系统中的重要组成部分。这类设备在确保电力传输稳定性方面发挥着关键作用。
2、然而，在长期高压运行的情况下，设备内部可能会出现放电或过热等故障，导致sf6气体分解。这种分解不仅会产生各种有害气体，还可能与微量氧和水分反应，形成二氧化硫(so2)、氟化亚硫酰(sof2)和硫酰氟(so2f2)等分解产物。这些反应降低了sf6的绝缘强度，进而威胁电力系统的稳定性。此外，这些有毒气体如果被直接排放到大气中，可能对人体健康构成严重威胁。因此，及时监测sf6绝缘装置的运行状态和检测气体的分解组分显得尤为重要。
3、在这一背景下，气体传感器的使用愈发重要。它们具有长寿命、低成本、快速响应和体积小等优点，成为检测sf6气体分解产物so2f2的常用工具。然而，当前市面上针对so2f2的传感器在灵敏度和响应速度方面仍存在明显不足，难以满足实际应用需求，以上问题亟需解决，以提升sf6气体监测的有效性和可靠性，从而确保电力系统的安全运行。
技术实现思路
1、针对以上不足
2、一种传感器，包括叉指电极和位于所述叉指电极上的多孔基材和金属有机框架颗粒；所述金属有机框架为zif-67@zif-8。
3、所述多孔基材为高分子聚合物多孔基材为聚苯乙烯(ps)、聚酯(如pet)、聚氨酯(pu)、聚氟乙烯(pvdf)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)中的一种。
4、所述多孔基材的质量为100％计，所述金属有机框架的质量百分比为30％～60％。
5、优选地，所述金属有机框架和多孔基材的质量比为(0.64～0.75):(1.36～1.6)。
6、所述金属有机框架的制备方案，包括以下步骤：
7、s1.将钴盐和锌盐分别溶解于去离子水或乙醇中，各自摩尔浓度均为0.25-0.40m，在室温下搅拌以确保完全溶解得到钴盐溶液和锌盐溶液，然后把所述钴盐溶液和锌盐溶液混合，配制成复合金属盐溶液，复合金属盐溶液中钴盐和锌盐的摩尔量比为1:1；
8、s2.取2-甲基咪唑溶解在去离子水或乙醇中，浓度为7-8.5wt％，制成配体溶液；
9、s3.将s1得到的复合金属盐溶液和s2得到的配体溶液以1：2～4的体积比混合，搅拌均匀，得到混合溶液，此时会观察到溶液逐渐变浑浊；
10、s4.将混合溶液转移至反应瓶，置于恒温水浴中60-80℃反应20-24h，反应过程中保持搅拌以确保均匀性，此时会观察到溶液逐渐变浑浊；
11、s5.反应完成后，通过离心或过滤收集沉淀，并用去离子水或乙醇洗涤去除未反应的原料，将收集到的沉淀在60-75℃下真空干燥5-8h，得到zif-67@zif-8颗粒。
12、所述钴盐为高水溶性钴盐，选自氯化钴、硫酸钴、硝酸钴、碳酸钴、醋酸钴中的一种；所述锌盐为高水溶性锌盐，选自氯化锌、硝酸锌、硫酸锌、醋酸锌中的一种。
13、优选地，所述步骤s2中，取2-甲基咪唑溶解在去离子水中，浓度为7-8.5wt％，制成配体溶液。用去离子水作溶剂可以保证溶液浓度在试验过程中不发生明显变化。
14、优选地，所述步骤s3中，将s1得到的复合金属盐溶液和s2得到的配体溶液以1：3的体积比混合。
15、本专利技术还提供了一种如上述的传感器的制备方法，包括以下步骤：
16、用无水乙醇或dmf(n,n-亚甲基甲酰胺)将zif-67@zif-8均匀抽滤附着在聚氟乙烯多孔基材上，再将附着zif-67@zif-8的多孔基材贴敷在叉指电极上，制成传感器。
17、本专利技术还提供了如上述的传感器或如上述的制备方法得到的传感器的应用，所述传感器用于检测sf6的气体分解产物so2f2，当检测气体与传感器相接触时，传感器发生电荷转移，通过检测传感器的电阻值变化对检测气体实现响应。
18、本专利技术具有益效果如下：
19、本专利技术的传感器中的zif-67@zif-8金属有机框架与多孔基材协同作用形成的敏感材料，具有较大的比表面积、有序的孔道结构及丰富的活性位点，且其形貌可调控。zif-67@zif-8本身为多孔结构，具备良好的吸附性能，而多孔基材的交织结构提供了高比表面积和较大孔隙度，不仅增加了zif-67@zif-8的接触位点，增强了对气体分子的吸附能力，还加速了zif-67@zif-8作为so2f2敏感材料与气体分子间的电子交换速度，同时有助于气体分子的渗透和扩散，从而显著提升传感器的灵敏度和响应速度；而且本专利技术的传感器对so2f2气体具有特异选择性，抗干扰性较好。
20、本专利技术的有机金属框架由钴基、锌基金属共同构成，经过专利技术人大量试验探索，两者物质的量相同时，传感器的灵敏度能达到最优状态；且本专利技术有机金属框架的制备中，设置复合金属盐溶液和配体溶液以1：2～4的体积比混合，其中以1：3的混合比例为最优，根据前期探索，其他溶液混合比例不会明显降低传感器的性能，但会显著影响气敏材料zif-67@zif-8的制备产率，使zif-67@zif-8的制备产率降低，本专利技术中使用的混合比是根据该金属有机框架的合成方案试验出的最优结果。
21、此外，将金属有机框架与易加工的多孔基材结合，能形成易于集成的特定结构，具备优良的加工性能和机械稳定性。本专利技术的传感器通过sf6背景气体升温至工作温度(60-80℃)后，可在10分钟内具备响应能力，形成模拟检测环境，并在25分钟内达到稳定状态。气体响应时间为15s，恢复时间为70s，满足了检测sf6气体分解产物so2f2的高灵敏度和快速响应需求。
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1.一种传感器，其特征在于，包括叉指电极和位于所述叉指电极上的多孔基材和金属有机框架颗粒；
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述多孔基材为高分子聚合物多孔基材，所述高分子聚合物多孔基材为聚苯乙烯、聚酯、聚氨酯、聚氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。
3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述多孔基材的质量为100％计，所述金属有机框架的质量百分比为30％～60％。
4.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述金属有机框架ZIF-67@ZIF-8的制备方法包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述金属有机框架和多孔基材的质量比为(0.64～0.75):(1.36～1.6)。
6.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述步骤S3中将S1得到的复合金属盐溶液和S2得到的配体溶液以1：2～4的体积比混合。
7.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述步骤S1中，钴盐和锌盐的摩尔浓度均为0.25-0.40M，复合金属盐溶液中钴盐和锌盐的摩尔量比为1:1。
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9.一种如权利要求1～8任一项所述的传感器的制备方法，其特征在于，包括：用无水乙醇或N,N-亚甲基甲酰胺将ZIF-67@ZIF-8均匀抽滤附着在多孔基材上，再将附着ZIF-67@ZIF-8的多孔基材贴敷在叉指电极上，制成传感器。
10.一种如权利要求1～8任一项中所述的传感器在检测SO2F2中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种传感器，其特征在于，包括叉指电极和位于所述叉指电极上的多孔基材和金属有机框架颗粒；
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述多孔基材为高分子聚合物多孔基材，所述高分子聚合物多孔基材为聚苯乙烯、聚酯、聚氨酯、聚氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。
3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述多孔基材的质量为100％计，所述金属有机框架的质量百分比为30％～60％。
4.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述金属有机框架zif-67@zif-8的制备方法包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述金属有机框架和多孔基材的质量比为(0.64～0.75):(1.36～1.6)。
6.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述步骤s3中将s1得到的复...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗传胜，周闯，覃剑，李春雷，崔林丽，梁沁沁，戴铭汉，苏郑予希，陈冲，张光良，唐小峰，唐一专，谭豆豆，谭思源，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司南宁供电局，
类型：发明
国别省市：
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