[发明专利]一种基于非贵金属掺杂复合材料的甲苯气体传感器的制备方法及应用

摘要

本发明涉及一种甲苯气体传感器的制备方法，具体是基于非贵金属掺杂复合材料所构建的气敏传感器，可用于检测环境中甲苯气体含量。属于新型纳米功能材料与环境监测技术领域。本发明首先制备了一种新型二维纳米复合材料Mn‑TiO2/g‑C3N4，利用该材料大的比表面积、介孔高气体吸附特性和电子传递受材料表面气体变化而影响敏感的诸多特性，实现了对甲苯气体具有灵敏、快速响应的气敏传感器的构建。

主权项

一种基于非贵金属掺杂复合材料的甲苯气体传感器的制备方法，所述的非贵金属掺杂复合材料为锰掺杂二氧化钛纳米片原位复合氮化碳二维纳米复合材料Mn‑TiO2/g‑C3N4；其特征在于，所述的制备方法包括以下制备步骤：（1）Mn‑TiO2/g‑C3N4的制备；（2）甲苯气体传感器的制备；其中，步骤（1）制备Mn‑TiO2/g‑C3N4的具体步骤为：首先，取0.8~1.2 mmol锰盐加入到5 mL钛酸四丁酯中，搅拌过程中，缓慢加入0.5~0.8 mL氢氟酸，160~200 ℃下在反应釜中反应18~24小时，冷却至室温后，用超纯水和无水乙醇离心洗涤三次后，50℃下真空干燥；其次，取150~250 mg干燥后的固体与400mg三聚氰胺混合，并研磨成粉末；然后，将研磨的粉末放入马弗炉中，升温速度为1~3 ℃/min，在 480~560℃下煅烧0.5~5小时；最后，将煅烧后的粉末冷却至室温，即制得Mn‑TiO2/g‑C3N4；所述的锰盐选自下列之一：硫酸锰、氯化锰、硝酸锰；步骤（2）制备甲苯气体传感器的具体步骤为：首先，取步骤（1）中制备的Mn‑TiO2/g‑C3N4 100 mg和0.5~2.0 mmol钾盐置于研钵中，加入无水乙醇，研磨至糊状后均匀涂覆在绝缘陶瓷管表面形成涂膜，在室温下晾干；然后，将陶瓷管两侧的铂丝以及加热丝与底座进行焊接；最后，将焊接好的元件放置在检测仪器中，通过调节加热电压至4.22V进行老化处理，即制得甲苯气体传感器；所述的钾盐选自下列之一：硫酸钾、氯化钾、硝酸钾。