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原文传递一种基于聚苯胺/半导体金属氧化物纳米复合薄膜的呼吸氨气传感器及其制备方法

专利名称：	一种基于聚苯胺/半导体金属氧化物纳米复合薄膜的呼吸氨气传感器及其制备方法
摘要：	本发明提供了一种基于聚苯胺/半导体金属氧化物纳米复合薄膜的呼吸氨气传感器。所述呼吸氨气传感器包括聚苯胺/金属锗酸盐纳米复合薄膜，所述聚苯胺/金属锗酸盐纳米复合薄膜为金属锗酸盐掺杂聚苯胺形成的薄膜，或所述聚苯胺/金属锗酸盐纳米复合薄膜包括金属锗酸盐薄膜和附着在所述金属锗酸盐薄膜上的聚苯胺薄膜。所述呼吸氨气传感器具有优异的选择性、灵敏度、重复性、稳定性和响应恢复时间等性能，且在人体呼吸气氨气浓度实测中表现出良好的区分度。本发明所提供的呼吸氨气传感器的制备工艺简单、成本低廉、适合于批量生产。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	电子科技大学
发明人：	太惠玲;张俊新;杨瑞雨;王斯;段再华;刘勃豪;蒋亚东;谢光忠
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-14T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201910400986.4
公开号：	CN110108759A
代理机构：	成都弘毅天承知识产权代理有限公司
代理人：	轩勇丽
分类号：	G01N27/12(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	611731 四川省成都市高新区(西区)西源大道2006号
主权项：	1.一种基于聚苯胺/半导体金属氧化物纳米复合薄膜的呼吸氨气传感器，其特征在于，所述呼吸氨气传感器包括聚苯胺/金属锗酸盐纳米复合薄膜，所述聚苯胺/金属锗酸盐纳米复合薄膜为金属锗酸盐掺杂聚苯胺形成的薄膜，或所述聚苯胺/金属锗酸盐纳米复合薄膜包括金属锗酸盐薄膜和附着在所述金属锗酸盐薄膜上的聚苯胺薄膜。 2.根据权利要求1所述的基于聚苯胺/半导体金属氧化物纳米复合薄膜的呼吸氨气传感器，其特征在于，所述金属锗酸盐包括锗酸锶、锗酸钙、锗酸镁或锗酸钡中的一种或多种，优选为锗酸锶。 3.根据权利要求1或2所述的基于聚苯胺/半导体金属氧化物纳米复合薄膜的呼吸氨气传感器，其特征在于，所述金属锗酸盐为纳米线状材料，优选为通过水热法或静电纺丝制成的纳米线状材料。 4.根据权利要求1或2所述的基于聚苯胺/半导体金属氧化物纳米复合薄膜的呼吸氨气传感器，其特征在于，所述聚苯胺/金属锗酸盐纳米复合薄膜的厚度为100-5000nm，优选为60-800nm。 5.根据权利要求1或2所述的基于聚苯胺/半导体金属氧化物纳米复合薄膜的呼吸氨气传感器，其特征在于，所述聚苯胺/金属锗酸盐纳米复合薄膜通过将金属锗酸盐分散液、苯胺单体分散液、氧化剂分散液混合得到聚苯胺/金属锗酸盐纳米复合材料，并通过成膜技术得到；或通过将所述金属锗酸盐分散液和聚苯胺分层成膜得到。 6.根据权利要求1或2所述的基于聚苯胺/半导体金属氧化物纳米复合薄膜的呼吸氨气传感器，其特征在于，所述呼吸氨气传感器还包括基底和叉指电极，所述基底包括聚酰亚胺基底、聚对苯二甲酸基底或硅基底，优选为聚酰亚胺基底，所述叉指电极优选为金叉指电极。 7.根据权利要求6所述的基于聚苯胺/半导体金属氧化物纳米复合薄膜的呼吸氨气传感器，其特征在于，所述叉指电极的数量为4-20对，宽度为40-180μm，叉指间隙为30-180μm。 8.一种基于聚苯胺/半导体金属氧化物纳米复合薄膜的呼吸氨气传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤： (1)清洗基底，蒸镀叉指电极，得到基底器件； (2)制备金属锗酸盐分散液、苯胺单体分散液、氧化剂分散液； (3)将所述金属锗酸盐分散液和所述苯胺单体分散液混合均匀，并引入所述氧化剂分散液进行原位聚合得到聚苯胺/金属锗酸盐纳米复合材料； (4)采用成膜工艺对步骤(3)得到的聚苯胺/金属锗酸盐纳米复合材料进行薄膜沉积。 9.一种基于聚苯胺/半导体金属氧化物纳米复合薄膜的呼吸氨气传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤： (1)清洗基底，蒸镀叉指电极，得到基底器件； (2)制备金属锗酸盐分散液、苯胺单体分散液、氧化剂分散液； (3)将所述氧化剂分散液加入到所述苯胺单体分散液中引发聚合反应得到聚苯胺； (4)采用成膜工艺对所述金属锗酸盐分散液进行薄膜沉积，得到金属锗酸盐薄膜，并在所述金属锗酸盐薄膜上采用成膜工艺对步骤(3)中得到的聚苯胺进行薄膜沉积，得到聚苯胺薄膜。 10.根据权利要求8或9所述的基于聚苯胺/半导体金属氧化物纳米复合薄膜的呼吸氨气传感器的制备方法，其特征在于，在各自的步骤(2)中，所述金属锗酸盐分散液的浓度为0.1-1wt％。 11.根据权利要求8或9所述的基于聚苯胺/半导体金属氧化物纳米复合薄膜的呼吸氨气传感器的制备方法，其特征在于，在各自的步骤(2)中，所述苯胺单体分散液采用1-10mol/L的盐酸、樟脑磺酸或硫酸溶液进行分散，优选采用盐酸溶液。 12.根据权利要求8或9所述的基于聚苯胺/半导体金属氧化物纳米复合薄膜的呼吸氨气传感器的制备方法，其特征在于，在各自的步骤(2)中，所述氧化剂分散液采用的氧化剂包括过硫酸铵或六水氯化铁，优选为过硫酸铵。 13.根据权利要求8或9所述的基于聚苯胺/半导体金属氧化物纳米复合薄膜的呼吸氨气传感器的制备方法，其特征在于，在各自的步骤(4)中，所述成膜工艺包括自组装、旋涂、滴涂、喷墨打印或电化学生长。 14.根据权利要求8所述的基于聚苯胺/半导体金属氧化物纳米复合薄膜的呼吸氨气传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括对所述基底器件进行表面电性处理。 15.根据权利要求14所述的基于聚苯胺/半导体金属氧化物纳米复合薄膜的呼吸氨气传感器的制备方法，其特征在于，所述表面电性处理包括将所述基底器件依次放入PDDA、PSS溶液中浸泡处理5-20min。 16.根据权利要求15所述的基于聚苯胺/半导体金属氧化物纳米复合薄膜的呼吸氨气传感器的制备方法，其特征在于，所述PDDA溶液浓度为1-10mg/mL，优选为5mg/mL；所述PSS溶液浓度为0.1-10wt％，优选为0.1wt％。
所属类别：	发明专利