SnO₂納米棒敏感材料檢測異丙醇氣體的應用的製作方法

2023-05-05 10:09:51 1

專利名稱：SnO2納米棒敏感材料檢測異丙醇氣體的應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種SnO2納米棒敏感材料檢測異丙醇氣體的應用，屬於無機納米材料和傳感技術領域。SnO2納米棒作為敏感材料檢測異丙醇氣體，具有靈敏度高、選擇性好、長期穩定性、響應時間短等優點，可以快速、準確測定微量異丙醇氣體而不受其它共存物的幹擾。
背景技術：
異丙醇(Isopropanol,簡稱IPA)又名仲丙醇、二甲基甲醇,外觀為無色透明液體，味微苦，具有類似乙醇的氣味，沸點82.5 ° C，是低沸點、高揮發的易燃性有機溶劑。分子式C3H8O,分子量60.09，密度0.7854 g/cm3，自燃溫度455.6。C，溶於水、乙醚、四氯化碳和乙醇。在常溫下可引火燃燒，其蒸汽與空氣混合易形成爆炸混合物，在空氣中的爆炸極限(體積)上限為2.2%，下限為7.99%。暴露於熱或火焰時，就會引起爆炸，同時遇到高溫會分解產生毒氣，容易傳播到遠處，毒性介於甲醇與乙醇間，屬於危險物質。異丙醇揮發後產生的醇蒸汽有毒，有不良的氣味，會對人體健康造成有害的影響，當異丙醇濃度低於400 ppm時，會輕度刺激人體上呼吸道和以及造成眼睛的不適，高濃度下會抑制中樞神經造成暈眩，嚴重的會嘔吐、呼吸減弱、過度出汗、吐血、浮腫、內出血等。許多發達國家規定異丙醇在工作場地的閾限值僅為每立方米200-400 ml ο異丙醇全世界每年生產量相當的大，其中大量用作溶劑、合成化學中間體，在農藥、印刷、醫藥、電子、石油化工、日用化學、日常生活等領域具有廣泛的用途，另外，異丙醇還廣泛用作石油燃料的添加劑，應用在汽車和航空燃料等方面。在使用、運輸、儲存和生產異丙醇的場所進行空氣中異丙醇濃度的實時監測十分必要。本發明採用的SnO2納米棒異丙醇敏感材料，製備方法簡單，對設備的要求不苛刻。所製備的敏感材料對異丙醇氣體具有靈敏度高、選擇性好、長期穩定性、響應時間短等優點，可以快速、準確測定微量異丙醇氣體而不受其它共存物的幹擾。用於微量異丙醇的檢測，成本低，製作簡單。發明人王毓德、譚林、胡丹公開的一種一種雙相共存的一維結構二氧化錫製備方法，以氯化亞錫(SnCl2.2H20)、草酸(H2C2O4.2H20)、聚乙二醇(HO (CH2CH2O)nH)和乙醇(C2H5OH)為原料，採用化學沉澱法製備出中間產物，再將中間產物熱處理得到具有雙相共存的一維結構二氧化錫。其內容參見「一種一種雙相共存的一維結構二氧化錫製備方法」，申請號為201210304327.9。其中未述及與本發明所述相同的發明內容和權利要求。本發明採用SnO2納米棒作為敏感材料，用於檢測異丙醇氣體，未見有相關文獻報導和專利申請。

發明內容
本發明的 目的是:SnO2納米棒在農藥、印刷、醫藥、電子、石油化工、日用化學、日常生活等領域發揮檢測和控制異丙醇氣體，獲得清新、無毒害空氣的作用。本發明是利用SnO2納米棒材料獨特的形貌特性和功能特性，將其作為異丙醇氣體敏感材料，有利於現場快速、準確測定微量異丙醇而不受其它共存物的幹擾，達到監測和控制環境空氣品質的目的。本發明具體內容如下:
1.將SnO2納米棒作為敏感材料製成旁熱式氣體敏感器件。2.用上述發明內容I所述的氣體傳感器，檢測異丙醇氣體敏感特性:在不同工作電壓下對不同濃度的異丙醇氣體進行檢測和在同一工作電壓下對異丙醇氣體進行重複檢測，用來測試敏感材料的靈敏度、穩定性和動態響應特性；在同一工作電壓下對多種氣體檢測，用來測試敏感材料的選擇性。3.當SnO2納米棒是由直徑為25 nm左右的納米顆粒堆積而成，納米棒長度在500ηπΓ3μπι之間，直徑在200 nm左右，比表面積大，用於作為檢測異丙醇的敏感材料具有很高的靈敏度和選擇性，好的穩定性和響應特性。


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圖1為所製備的純四方相SnO2納米棒敏感材料的X射線粉末衍射圖。圖2為所製備的純四方相SnO2納米棒敏感材料的掃描電子顯微鏡照片圖。圖3為所製備的純四方相SnO2納米棒敏感材料的透射電子顯微鏡照片圖。圖4為SnO2納米棒敏感材料在加熱電壓為5.0 V時對異丙醇的靈敏度。圖5為SnO2納米棒敏感材料在加熱電壓為5.0 V時對異丙醇、酒精以及汽油的靈敏度。圖6為SnO2納米棒敏感材料在加熱電壓為5.0 V時對異丙醇的穩定性。
具體實施方式
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採用化學沉澱法製備氧化錫前驅物；用蒸餾水衝洗前驅物沉澱5次後放入恆溫箱60°C乾燥12小時後得到白色粉末；將所得白色粉末放入箱式電爐中，升溫速率5°C /分鐘，在650°C熱處理4小時即得到SnO2納米棒。其X射線衍射圖譜(圖1)說明製備的材料為四方相的Sn02。掃描電子顯微鏡(圖2)和透射電鏡(圖3)照片表明，其形貌為由納米顆粒堆積成的棒狀結構。以下為採用本發明內容所述方法進行SnO2納米棒敏感材料檢測異丙醇氣體的應用實例，以幫助進一步理解本發明。實施例一:
採用SnO2納米棒敏感材料製作成氣體敏感器件，在老化儀上老化一周後，將器件在氣敏傳感器檢測系統在5.0 V加熱電壓下測試其對不同濃度(100、200、500、1000、2000 ppm)的異丙醇氣體的敏感性能。敏感性能如圖4所示，SnO2納米棒敏感材料對異丙醇具有高的靈敏度和線性。實施例二:
採用SnO2納米棒敏感材料製備成氣體敏感器件，在氣敏傳感器檢測系統在5.0 V加熱電壓下測試其對不同濃度(100、200、500、1000、2000 ppm)的異丙醇、酒精和汽油氣體的敏感性能(測試結果見圖5)。結果表明，SnO2納米棒敏感材料具有好的選擇性。實施例三: 採用SnO2納米棒敏感材料製備成氣體敏感器件，將器件在氣敏傳感器檢測系統在5.0V加熱電壓下測試其對不同濃度(50、100、200、300、400、500、1000 ppm)的異丙醇氣體的敏感性能，隔一天測一次(測試結果見圖6)。結果表明，SnO2納米棒敏感材料檢測異丙醇具有好的穩 定性。
權利要求
1.一種SnO2納米棒敏感材料檢測異丙醇氣體的方法，其特徵是使用SnO2納米棒作為氣體傳感器的敏感材料檢測異丙醇氣體。
2.根據權利要求1所述的SnO2納米棒敏感材料檢測異丙醇氣體的方法，其特徵是所述的SnO2納米棒敏感材料是由直徑為25 nm左右的納米顆粒堆積而成,長度在500 ηηΓ3 μ m之間，直徑在2 00 nm左右。
全文摘要
本發明涉及SnO2納米棒敏感材料檢測異丙醇氣體的應用，屬於無機納米材料與傳感技術領域。本發明的SnO2納米棒敏感材料是由純四方相的SnO2組成，納米棒由直徑為25nm的顆粒堆積而成，棒長在500nm～3μm之間，直徑在200nm左右。使用本發明所提供的SnO2納米棒敏感材料檢測異丙醇氣體，具有成本低，對異丙醇氣體響應時間快、靈敏度高，且選擇性和穩定性好等優點，具有較好的實際應用價值。
文檔編號G01N27/00GK103235008SQ201310159579
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月3日 優先權日2013年5月3日
發明者王毓德, 胡丹 申請人:雲南大學