详情

原文传递基于MXene-SnO2复合敏感材料的氢气传感器及其制备方法以及应用

专利名称：	基于MXene-SnO2复合敏感材料的氢气传感器及其制备方法以及应用
摘要：	本发明属于气敏传感器技术领域，具体涉及一种基于MXene‑SnO2复合敏感材料的氢气传感器及其制备方法以及应用。该氢气传感器主要由气敏涂层和基板组成，所述气敏涂层涂覆在所述基板表面，涂覆厚度为0.5mm‑0.7mm。所述气敏材料成分为层状Ti3C2和SnO2纳米片形成的异质结复合材料，其中，SnO2纳米片的直径为30~50nm，Ti3C2的尺寸为1‑2μm。该氢气传感器响应快速且恢复时间短，浓度检测范围宽，检测限低，并且具有优异的可重复性、稳定性以及选择性，能够实现锂电池热失控早期氢气泄露的高精度、超快速检测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	中国石油大学(华东)
发明人：	张冬至;陈庆栋;张昊;唐明聪;邵星炎
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-23T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-24T00:00:00+0800
申请号：	CN202311064950.6
公开号：	CN117110382A
代理机构：	济南立木专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	张清东
分类号：	G01N27/12;C01B32/921;C01G19/02;B82Y30/00;B82Y40/00;G;C;B;G01;C01;B82;G01N;C01B;C01G;B82Y;G01N27;C01B32;C01G19;B82Y30;B82Y40;G01N27/12;C01B32/921;C01G19/02;B82Y30/00;B82Y40/00
申请人地址：	266580 山东省青岛市黄岛区长江西路66号
主权项：	1.一种基于MXene-SnO2复合敏感材料的氢气传感器，其特征在于，所述传感器主要由气敏涂层和基板组成，所述气敏涂层涂覆在所述基板表面，涂覆厚度为0.5mm-0.7mm，所述气敏材料成分为层状Ti3C2和SnO2纳米片形成的异质结复合材料。 2.根据权利要求1所述的氢气传感器，其特征在于，所述SnO2纳米片通过高温煅烧获得，SnO2纳米片的直径为30~50nm。 3.根据权利要求1所述的氢气传感器，其特征在于，所述层状Ti3C2通过盐酸和氟化锂结合刻蚀法获得，Ti3C2的尺寸为1-2μm。 4.一种如权利要求1-3任一所述的基于MXene-SnO2复合敏感材料的氢气传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将氟化锂与稀盐酸混合均匀，在搅拌过程中加入钛碳化铝并搅拌反应，反应完成后洗涤混合物并离心，将所得溶液超声过滤、干燥获得层状Ti3C2；（2）将SnCl4·5H2O粉末于空气下煅烧获得SnO2纳米片；（3）将SnO2纳米片和层状Ti3C2溶解在无水乙醇中，搅拌反应获得MXene-SnO2复合敏感材料；（4）将MXene-SnO2复合敏感材料均匀分散至无水乙醇溶液中得到分散液，然后将其均匀涂覆于基板表面，干燥后获得氢气传感器。 5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中稀盐酸浓度为7.5-8mol/L，钛碳化铝、稀盐酸以及氟化锂的添加比例为1.8g：40-50mL：1.5-2g，反应温度为35-40oC，反应时间为30-40h。 6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中煅烧温度为700-850oC，煅烧时间为5-7h，升温速率为1-5oC/min。 7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中层状Ti3C2、SnO2纳米片以及无水乙醇的添加比例为0.005-0.015g：0.1g：10-15mL，反应温度为35-45oC，反应时间为1-3h。 8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中MXene-SnO2复合敏感材料分散液的浓度为0.01-0.015g/mL。 9.一种如权利要求1-3任一所述的基于MXene-SnO2复合敏感材料的氢气传感器在检测氢气泄漏方面的应用。 10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述氢气泄露为锂电池热失控早期氢气泄露。
所属类别：	发明专利