基於碳納米管-酞菁的氣敏傳感雜化材料及其製備方法
2023-10-07 05:44:44 1
專利名稱：基於碳納米管-酞菁的氣敏傳感雜化材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及的是一種氣體檢測技術領域的傳感材質及其製備方法，具體是一種基 於碳納米管-酞菁的氣敏傳感雜化材料及其製備方法。
背景技術：
隨著納米技術的發展，納米氣敏傳感器已獲得長足的進展。尤其是為了滿足工業 生產和環境檢測的迫切需要，用金屬氧化物半導體納米顆粒、碳納米管及二維納米薄膜等 都已經用來作為敏感材料構成氣敏傳感器。其中，碳納米管由於其獨特的一維納米結構，具有許多常規傳感器不可替代的優 點一是其具有非常大的比表面積，提供了大量氣體通道，從而能夠大大提高器件的靈敏 度；二是大大降低了傳感器工作溫度；三是大大縮小了傳感器的尺寸。因此，它在生物、化 學、機械、航空、軍事等方面具有廣泛的發展前途。經過對現有技術的檢索發現，在Nanotechnology中2010年第20期第345502頁 題為"Gassensors based on deposited single-walled carbon nanotube networks for DMMP detection"( 「自組裝法製備單壁碳納米管網絡DMMP氣敏體傳感器」)的文獻提到， 採用自組裝的方法將半導體性的碳納米管組裝到氧化矽片表面，進一步結合微加工和剝離 技術，在碳納米管表面製備金電極，從而可以實現碳納米管和電極之間的良好接觸，所得到 的碳納米管傳感器對DMMP具有良好的傳感靈敏度。然而，單一碳納米管作為傳感器仍然存在靈敏度受限的瓶頸，有必要將碳納米管 與其他的傳感材料相複合，製備出雜化材料，充分發揮兩種材料的優點，實現材料功能一體 化，將大大提高傳感器的傳感性能。酞菁，作為性能優異的有機半導體分子，由於它的材料 豐富、成本低、制膜工藝簡單、易於與其它技術兼容、在常溫下工作等優點，在氣體傳感器研 究方面已經成為熱點。將酞菁與碳納米管相結合，製備出碳納米管-酞菁雜化材料氣敏傳 感材質，充分發揮兩種材料性能的優點，對於提高材料的傳感性能具有非常重要的意義，而 目前還沒有關於這方面的研究報導。
發明內容
本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種基於碳納米管_酞菁的氣敏傳感 雜化材料及其製備方法，得到的傳感器相對於現有純碳納米管傳感器具有更好的傳感性 能。本發明是通過以下技術方案實現的本發明涉及一種基於碳納米管_酞菁的氣敏傳感雜化材料，其組分及其質量百分 比為5% 50%的酞菁、95% 50%的碳納米管；
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所述的酞菁的分子結構式為
權利要求
1. 一種基於碳納米管_酞菁的氣敏傳感雜化材料，其特徵在於，其組分及其質量百分 比為5% 50%的酞菁、95% 50%的碳納米管；其中所述的酞菁的分子結構式為
2.根據權利要求1所述的基於碳納米管_酞菁的氣敏傳感雜化材料，其特徵是，所述的 碳納米管為單壁碳納米管、多壁碳納米管或雙壁碳納米管。
3.一種根據權利要求1所述氣敏傳感雜化材料的製備方法，其特徵在於，採用酞菁分 子對碳納米管進行修飾，得到碳納米管_酞菁雜化材料，將碳納米管_酞菁雜化材料分散液 滴加到電極表面，從而實現其氣敏傳感功能。
4.根據權利要求3所述的氣敏傳感雜化材料的製備方法，其特徵是，所述的修飾是指 將5% 50%重量份的酞菁溶解於溶劑中，加入95% 50%重量份的碳納米管後超聲分 散Is Ih並避光攪拌Ih 24h，經抽濾以及洗滌後置於真空烘箱中以25°C 100°C乾燥 Ih 24h，得到碳納米管雜化材料。
5.根據權利要求3所述的氣敏傳感雜化材料的製備方法，其特徵是，所述的攪拌是指 磁力攪拌或機械攪拌，攪拌速度為10 500rpm。
6.根據權利要求3所述的氣敏傳感雜化材料的製備方法，其特徵是，所述的碳納米管 雜化材料分散液是指以lmg/L 10mg/L的濃度將碳納米管雜化材料加入溶劑中，以50 IOOkHz超聲波處理10 IOOOmin或IOOOOrpm 20000rpm的高速攪拌10 lOOOmin，使碳納米管均勻地分散在溶劑中，從而得到的碳納米管-酞菁雜化材料分散液。
7.根據權利要求4或6所述的氣敏傳感雜化材料的製備方法，其特徵是，所述的溶劑是 指去離子水，濃硫酸，N, N-二甲基乙醯胺、N，N-二甲基甲醯胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基 亞碸、氯仿、甲醇、四氫呋喃、乙酸乙酯、丙酮、乙腈、丁酮、三乙胺、吡啶或二甲胺基吡啶中的 一種或其組合。
8.根據權利要求3所述的氣敏傳感雜化材料的製備方法，其特徵是，所述的滴加是指 將0. 1 μ L 0. 5 μ L碳納米管雜化材料分散液滴加到電極表面，60°C 150°C真空乾燥，從 而得到氣敏傳感器。
9.根據權利要求3或8所述的氣敏傳感雜化材料的製備方法，其特徵是，所述的電極採 用微加工技術中的光刻和剝離技術製備得到，控制正負電極的間距為300 μ m 800 μ m，相 鄰電極的間距為100 μ m 5 μ m。
全文摘要
一種氣體檢測技術領域的基於碳納米管-酞菁的氣敏傳感雜化材料及其製備方法，採用酞菁分子對碳納米管進行修飾，得到碳納米管-酞菁雜化材料，將碳納米管-酞菁雜化材料分散液滴加到電極表面，從而實現其氣敏傳感功能。該氣敏傳感雜化材料的組分及其質量百分比為5％～50％的酞菁、95％～50％的碳納米管；酞菁的分子結構式為本發明得到的雜化材料相對於現有純碳納米管具有更好的傳感性能。
文檔編號B82Y15/00GK102004127SQ20101054583
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月16日 優先權日2010年11月16日
發明者張亞非, 徐東, 王豔豔, 胡南滔, 魏浩 申請人:上海交通大學