專利名稱：三甲胺氣敏傳感器及其制備方法
三甲胺氣敏傳感器及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于微量氣體檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及三甲胺氣敏傳感器及其制備方法。
背景技術(shù)：
三甲胺是國家惡臭污染控制的主要對象之一，魚類體內(nèi)蛋白質(zhì)分解時產(chǎn)生的主要氣體，三甲胺含量已成為當今水產(chǎn)品新鮮度的重要指標。
水產(chǎn)品新鮮度的評價，在國內(nèi)正處于探索研究階段，尚未產(chǎn)業(yè)化。國內(nèi)對于三甲胺氣體的探測方法包括氣相色譜法、離子色譜法、高效液相色譜法等。這些方法處理程序復雜，耗時且需昂貴的設(shè)備。此外，水產(chǎn)品變質(zhì)釋放三甲胺氣體是一個緩慢的過程，因此研究一種簡便、靈敏、快速、直觀、準確、經(jīng)濟的三甲胺氣敏傳感器將會有很大的市場前景。
現(xiàn)今國內(nèi)外的氣敏傳感器大多以金屬氧化物半導體Sn02、ZnO> Fe2O3為氣敏材料， 尤其是SnO2以其高穩(wěn)定性和靈敏度，成為研究最廣泛的氣敏材料。但是現(xiàn)有的三甲胺氣敏傳感器仍存在靈敏度差，分辨率低，響應(yīng)時間長等缺點，因此對SnO2氣敏材料進行改進，以提高它的氣敏特性是本領(lǐng)域中非常重要的研究課題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述不足，提供一種檢測靈敏度好，分辨率高，響應(yīng)時間短的三甲胺氣敏傳感器，本發(fā)明還提供了它的制備方法。
上述目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
—種三甲胺氣敏傳感器，包括氣敏電極管，所述氣敏電極管以Al2O3陶瓷管為載體，以納米SnO2為氣敏材料，所述氣敏材料中含有占SnO2摩爾質(zhì)量O. 5^5%的Eu3+或La3+。
優(yōu)選的，所述氣敏材料中含有占SnO2摩爾質(zhì)量2 3%的Eu3+或La3+。
最佳的，所述氣敏材料中含有占SnO2摩爾質(zhì)量2. 5%的Eu3+或La3+。
所述三甲胺氣敏傳感器的制備方法是
方法一先用水熱法制備納米SnO2，再摻雜一定量的稀土元素制備氣敏材料，再將氣敏材料涂敷在Al2O3陶瓷管表面制成氣敏電極管，最后制成三甲胺氣敏傳感器，具體步驟為
I)納米SnO2的制備將SnCl4與蔗糖溶于水中并在15(T200°C條件下恒溫反應(yīng) Γ24小時，將反應(yīng)產(chǎn)物在45(T550°C下燒結(jié)2 4小時，然后冷卻，研磨得到珊瑚狀的納米 SnO2 ；
2)氣敏材料的制備向納米SnO2中加入Eu3+或La3+的乙醇溶液，研磨成糊狀，所述Eu3+或La3+的摩爾質(zhì)量為SnO2的O. 5 5% ；
3)氣敏電極管的制備將糊狀氣敏材料均勻涂敷在Al2O3陶瓷管表面，40(T500°C 退火處理2 4小時；
4)對氣敏電極管進行焊接，電老化，封裝，制得三甲胺氣敏傳感器。
方法二 在水熱法制備`納米SnO2的過程中摻雜稀土離子一步制成氣敏材料，再將氣敏材料涂敷在Al2O3陶瓷管表面制成氣敏電極管，最后制成三甲胺氣敏傳感器，具體步驟為。
I)氣敏材料的制備將SnCl4與蔗糖溶于水中，按理論制得SnO2摩爾量的O. 5°/Γ5% 摻加Eu3+或La3+，并在15(T200°C條件下恒溫反應(yīng)4 24小時，將反應(yīng)產(chǎn)物在45(T550°C下燒結(jié)2 4小時，然后冷卻，研磨得到糊狀的氣敏材料。
2)氣敏電極管的制備將糊狀氣敏材料均勻涂敷在Al2O3陶瓷管表面，40(T500°C 退火處理2 4小時；
3)對氣敏電極管進行焊接，電老化，封裝，制得三甲胺氣敏傳感器。
優(yōu)選的，所述Eu3+或La3+的摩爾質(zhì)量為SnO2的2 3%。
最佳的，所述Eu3+或La3+的摩爾質(zhì)量為SnO2的2. 5%。
本發(fā)明采用溶膠-凝膠法制得珊瑚狀的納米SnO2,該納米SnO2材料以四方晶型 SnO2相為主，粒徑5 100nm。本發(fā)明制得的氣敏材料具備納米材料的量子效應(yīng)、自催化活性、 表面效應(yīng)等特點，用它制成的三甲胺氣敏傳感器在檢測三甲胺氣體時具有靈敏度和分辨率高，抗干擾性強，響應(yīng)與恢復時間短，工作溫度低等優(yōu)點，可用于三甲胺氣體污染的檢測。
具體實施方式
實施例1
一種三甲胺氣敏傳感器，包括氣敏電極管，所述氣敏電極管以Al2O3陶瓷管為載體，以納米SnO2為氣敏材料,所述氣敏材料中含有占SnO2摩爾質(zhì)量2. 5%的Eu3+。
制備步驟如下
I)納米SnO2的制備稱取3. 5060g的SnCl4 · 5H20和6. 8458g的蔗糖溶解于二次蒸餾水中，配制成70mL的混合澄清溶液。將該溶液轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜里面，蓋緊后升溫到180°C，恒溫反應(yīng)12h后取出，自然冷卻。打開反應(yīng)釜，取出內(nèi)襯，倒出所得黑色反應(yīng)物，用無水乙醇和蒸餾水分別洗滌多次(以AgNO3溶液檢測無殘余Cl-)，將黑色產(chǎn)物干燥后在馬弗爐中加熱到500°C后燒結(jié)3h，冷卻后瑪瑙研磨得到珊瑚狀的納米Sn02。
2)氣敏材料的制備配制O. 0166mol -Γ1的EuCl3乙醇溶液，加入到上述珊瑚狀納米SnO2中，使加入的Eu3+的摩爾質(zhì)量為SnO2的2. 5%，精細研磨后調(diào)成糊狀。
3)氣敏電極管的制備將糊狀氣敏材料均勻涂敷在Al2O3陶瓷管表面，450°C退火處理3h。所述的Al2O3陶瓷管的內(nèi)徑為O. 8mm,外徑為1. 2mm、長4mm,兩端為Au電極。
4)最后按旁熱式結(jié)構(gòu)氣敏傳感器的傳統(tǒng)制備工藝對氣敏電極管進行焊接，電老化，封裝，制得三甲胺氣敏傳感器。
實施例2
一種三甲胺氣敏傳感器，包括氣敏電極管，所述氣敏電極管以Al2O3陶瓷管為載體，以納米SnO2為氣敏材料,所述氣敏材料中含有占SnO2摩爾質(zhì)量2%的La3+。
制備步驟如下
I)氣敏材料的制備稱取17. 53g的SnCl4 ·5Η20和34. 23g的蔗糖，SnCl4 ·5Η20與蔗糖的摩爾比為I 2，稱取O. 433g的La (NO3) 3使最終L a2O3和SnO2的摩爾比為2%，在攪拌條件下溶解于400mL 二次蒸餾水中。將該溶液裝入設(shè)有聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜里面，蓋緊后升溫到150°C，恒溫反應(yīng)24h后取出，自然冷卻。打開反應(yīng)釜，取出內(nèi)襯，倒出所得黑色反應(yīng)物，用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌兩次，將黑色產(chǎn)物干燥后在馬弗爐中加熱到450°C后 燒結(jié)4h，冷卻后瑪瑙研磨得到糊狀的氣敏材料。
2)氣敏電極管的制備將糊狀氣敏材料均勻涂敷在Al2O3陶瓷管表面，500°C退火 處理2小時。
3)最后按旁熱式結(jié)構(gòu)氣敏傳感器的傳統(tǒng)制備工藝對氣敏電極管進行焊接，電老 化，封裝，制得三甲胺氣敏傳感器。
實施例3
—種三甲胺氣敏傳感器，包括氣敏電極管，所述氣敏電極管以Al2O3陶瓷管為載 體，以納米SnO2為氣敏材料,所述氣敏材料中含有占SnO2摩爾質(zhì)量3%的Eu3+。
制備步驟如下
I)納米SnO2的制備稱取35. 060g的SnCl4 · 5H20和68. 458g的蔗糖溶解于二次 蒸餾水中，配制成IOOOmL的混合澄清溶液。將該溶液裝入設(shè)有聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜 里面，蓋緊后升溫到200°C，恒溫反應(yīng)4h后取出，自然冷卻。打開反應(yīng)釜，取出內(nèi)襯，倒出所 得黑色反應(yīng)物，用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌三次，將黑色產(chǎn)物干燥后在馬弗爐中加熱到 550°C后燒結(jié)2h，冷卻后瑪瑙研磨得到珊瑚狀納米Sn02。
2)氣敏材料的制備配制O. 0166mol噸―1的Eu(ClO4)3乙醇溶液，加入到上述納米 SnO2中，使加入的Eu3+的摩爾質(zhì)量為SnO2的3%，精細研磨后調(diào)成糊狀。
3)氣敏電極管的制備將糊狀氣敏材料均勻涂敷在Al2O3陶瓷管表面，400°C退火 處理4小時。
4)最后按旁熱式結(jié)構(gòu)氣敏傳感器的傳統(tǒng)制備工藝對氣敏電極管進行焊接，電老 化，封裝，制得三甲胺氣敏傳感器。
實施例4
一種三甲胺氣敏傳感器，制備方法與實施例1相同，所不同的是向珊瑚狀納米SnO2 中加入的是Eu(NO3)3, Eu3+的摩爾質(zhì)量為SnO2的O. 5%。
實施例5
—種三甲胺氣敏傳感器，制備方法與實施例1相同，所不同的是向珊瑚狀納米SnO2 中加入的是LaCl3，加入的La3+的摩爾質(zhì)量為SnO2的5%。
本發(fā)明實施例f 5的三甲胺氣敏傳感器的主要技術(shù)指標如下
權(quán)利要求
1.一種三甲胺氣敏傳感器，包括氣敏電極管，所述氣敏電極管以Al2O3陶瓷管為載體， 以納米SnO2為氣敏材料，其特征在于所述氣敏材料中含有占SnO2摩爾質(zhì)量O. 5^5%的Eu3+ 或 La3+。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三甲胺氣敏傳感器，其特征在于所述氣敏材料中含有占 SnO2摩爾質(zhì)量2 3%的Eu3+或La3+。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三甲胺氣敏傳感器，其特征在于所述氣敏材料中含有占SnO2摩爾質(zhì)量2. 5%的Eu3+或La3+。
4.一種三甲胺氣敏傳感器的制備方法，包括以下步驟1)納米SnO2的制備將SnCl4與蔗糖溶于水中并在15(T200°C條件下恒溫反應(yīng)4 24小時，將反應(yīng)產(chǎn)物在45(T550°C下燒結(jié)2 4小時，然后冷卻，研磨得到珊瑚狀的納米SnO2 ；2)氣敏材料的制備向納米SnO2中加入Eu3+或La3+的乙醇溶液，研磨成糊狀，所述Eu3+ 或La3+的摩爾質(zhì)量為SnO2的O. 5 5% ；3)氣敏電極管的制備將糊狀的氣敏材料均勻涂敷在Al2O3陶瓷管表面，40(T500°C退火處理2 4小時；4)對氣敏電極管進行焊接，電老化，封裝，制得三甲胺氣敏傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三甲胺氣敏傳感器的制備方法。其特征在于所述Eu3+或 La3+的摩爾質(zhì)量為SnO2的2 3%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的三甲胺氣敏傳感器的制備方法。其特征在于所述Eu3+ 或La3+的摩爾質(zhì)量為SnO2的2. 5%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三甲胺氣敏傳感器，包括氣敏電極管，所述氣敏電極管以Al2O3陶瓷管為載體，以納米SnO2為氣敏材料，所述氣敏材料中含有占SnO2摩爾質(zhì)量0.5~5%的Eu3+或La3+。本發(fā)明還公開了三甲胺氣敏傳感器的制備方法，包括珊瑚狀納米SnO2的制備、氣敏材料的制備、氣敏電極管的制備等步驟。本發(fā)明制得的氣敏材料具備納米材料的量子效應(yīng)、自催化活性、表面效應(yīng)等特點，用它制成的三甲胺氣敏傳感器在檢測三甲胺氣體時具有靈敏度和分辨率高，抗干擾性強，響應(yīng)與恢復時間短，工作溫度低等優(yōu)點，可用于三甲胺氣體污染的檢測。
文檔編號G01N27/00GK103063705SQ20121056978
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者瞿陽, 王慧, 陳浩, 薛愛芳 申請人:華中農(nóng)業(yè)大學