一種提高石英晶體微天平探測精度及耐久性的方法

2023-05-13 12:43:56 1

一種提高石英晶體微天平探測精度及耐久性的方法
【專利摘要】本發明公開了一種提高石英晶體微天平探測精度及耐久性的方法，通過製備銳鈦礦型TiO2/ZnO複合納米棒陣列作為石英晶體微量天平敏感膜來實現。步驟是：預製ZnO晶種後，採用水熱法在石英晶振片上製備ZnO氣敏薄膜；配製TiO2溶膠，形成ZnO納米棒陣列的石英晶振片上進一步塗覆形成TiO2/ZnO複合納米棒陣列。本發明利用銳鈦礦型TiO2/ZnO納米複合薄膜超疏水性和超親水之間的轉換以及半導體薄膜的光催化性能，有效地降低了石英晶體微量天平在探測有機氣體分子過程中水分子的幹擾，提高了探測精度，並對其表面過多的有機氣體分子進行光催化降解，提高了石英晶體微量天平使用的耐久性。
【專利說明】一種提高石英晶體微天平探測精度及耐久性的方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬於汙染監測領域，具體涉及在石英晶體微量天平（QCM)表面製備Ti02/ ZnO納米複合薄膜，進而提高其探測有機氣體分子精度及耐久性的方法。

【背景技術】
[0002] QCM是一種敏感的質量傳感器，對晶體表面質量變化具有極其靈敏的頻率響應，其 頻率下降值與晶片表面沉積的質量具有定量關係：

【權利要求】
1. 一種提高石英晶體微天平探測精度及耐久性的方法，其特徵在於，通過在石英晶振 片表面製備銳鈦礦型Ti02/Zn0複合納米棒陣列作為石英晶體微量天平敏感膜來實現，包括 以下步驟： 步驟一、在石英晶振片表面形成ZnO晶種：將Zn2+濃度為0. 3-0. 6mol/L的ZnO溶膠在 室溫下靜態陳化24h即為ZnO晶種液；採用浸漬提拉鍍膜法或旋塗工藝在石英晶振片表面 形成ZnO晶種； 步驟二、製備生長溶液：分別配製濃度均為0. 04-0. 06mol/L的六次甲基四胺溶液和硝 酸鋅溶液，各磁力攪拌20_30min，將兩種溶液混合繼續磁力攪拌20?30min，獲得Zn2+濃度 為0. 02-0. 03mol/L的混合溶液； 步驟三、採用水熱法在石英晶振片表面形成納米棒狀ZnO陣列膜：將步驟一獲得的表 面形成有ZnO晶種的石英晶振片放入到步驟二獲得的混合溶液中，在80-90°C下反應3-4h， 石英晶振片表面形成有納米棒狀ZnO陣列膜，取出處理後的石英晶振片用去離子水充分清 洗，並晾乾； 步驟四、配製pH值為2-5的銳鈦礦型Ti02溶膠，採用浸漬提拉鍍膜法將步驟三處理後 的表面形成有納米棒狀ZnO陣列膜的石英晶振片以2-4cm/min的速度浸入到所述的Ti02溶膠中停留120-600s，以l-2cm/min的速度提拉出來，並在40-60°C下空氣氣氛中乾燥 24-48h，石英晶振片表面形成有銳鈦礦型Ti02/Zn0複合納米棒陣列。
2. 根據權利要求書1所述一種提高石英晶體微天平探測精度及耐久性的方法，其特徵 在於，經過處理後的石英晶體微量天平使用中採用紫外輻射降低有機汙染後，需在流通空 氣或氧氣氣氛中黑暗環境下靜置4-10天後再次使用。
【文檔編號】G01N5/00GK104458480SQ201410745127
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月8日 優先權日:2014年12月8日
【發明者】魏強, 李薇, 王紹丹, 許偉澤, 劉浩銳 申請人:天津大學