一种甲烷传感器用陶瓷基复合材料的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种甲烷传感器用陶瓷基复合材料的制备方法，包括以下步骤：一、采用NKBT?LBT陶瓷作为基底材料；二、采用微乳液水热合成法制备ZSM?5分子筛晶种；三、将ZSM?5分子筛晶种与基底材料复合，经两次水热晶化处理后，得到甲烷传感器用陶瓷基复合材料。本发明采用ZSM?5型分子筛膜涂覆基底材料，该膜优秀的物理吸附能力，先进且简单的生产工艺及应用决定了复合材料价格低廉、易于获取、制备工艺简单、适用于批量生产的特性。采用本发明制备的复合材料具有优良的气体吸附能力，同时随着气体吸附量的变化，引起微质量变化，使复合材料具有良好的频率灵敏度，可用作甲烷传感器探头材料。
【专利说明】
一种甲烷传感器用陶瓷基复合材料的制备方法
技术领域
[0001]本发明属于压电材料技术领域，具体涉及一种甲烷传感器用陶瓷基复合材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]煤炭产业是我国能源产业的核心之一，煤矿安全是产业可持续发展的核心问题。煤矿安全问题以瓦斯爆炸事故最为严重，甲烷是瓦斯气体的主要成分，准确实时监测矿井甲烷浓度是减少矿难的有效途径，因此，用于监测甲烷气体浓度的甲烷传感器技术尤为重要。
[0003]当前，国内外较为流行的对甲烷的检测方法主要有:载体催化燃烧法、半导体气敏传感器法、吸收型光纤传感器法以及红外光谱法。载体催化燃烧法受到工作环境温度、湿度等因素影响，并可能引起零点漂移，造成较大的测量误差;半导体气敏传感器法参杂贵重金属的同时受限于其较高的工作温度、较差的稳定性和一致性;红外光谱法是一种快速、准确的气体分析技术，然而其结构较为复杂，成本较高，因此其应用尤其在国内煤矿业的应用不广。
[0004]NKBT-LBT陶瓷是一种具有高压电常数及低矫顽场的无铅压电陶瓷，其具有较高的居里温度点和较大的频率常数，可以借助石英晶体微天平的原理制作频率敏感型传感器。ZSM-5型分子筛具有孔道均匀可控，高热稳定性，耐腐蚀，而且低吸附质分压、高吸附温度环境中仍然保持高的吸附容量。基于以上优点，ZSM-5型分子筛可以用于气体吸附，并且其成熟的工艺生产及应用决定了其价格低廉、易于获取的特性。
[0005]本发明研发发现，若将以上二者有机结合，以NKBT-LBT陶瓷为基底材料，在其表面及孔道生长ZSM-5型分子筛膜，则当气氛范围被测物质含量变化时，分子筛膜吸附质量随之变化，进而导致谐振锋的偏移，其谐振锋的偏移与表面吸附质量之间呈线性关系。通过实验得出线性关系即可检测气体浓度。
[0006]用NKBT-LBT陶瓷作为基底，并在其表面及孔道生长ZSM-5型分子筛膜，从而制备出的甲烷传感器用陶瓷基复合材料的相关研究鲜有报道。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种甲烷传感器用陶瓷基复合材料的制备方法。本方法采用微乳液水热合成法制备ZSM-5型分子筛膜凝胶及同质晶种，然后分别进行两次水热反应使ZSM-5型分子筛膜生长在陶瓷基底表面及孔道，最终复合得到甲烷传感器用陶瓷基复合材料，该复合材料具有良好的频率灵敏度，可用作甲烷传感器探头材料。
[0008]本发明采用的技术方案是:一种甲烷传感器用陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:
[0009]步骤一、采用NKBT-LBT陶瓷作为基底材料；
[0010]步骤二、采用微乳液水热合成法制备ZSM-5分子筛晶种，具体过程为:
[0011]步骤201、将厶1(0!1)3、恥0!1和去离子水按摩尔比厶1:恥:!120 = 1:(6?7):(500?600)混合搅拌至固体物质完全溶解，得到铝源;将Na2S13.9H20、Na0H和去离子水按摩尔比Si:Na: H2O = (90?100): (6?7): (500?600)混合搅拌至固体物质完全溶解，得到硅源；
[0012]步骤202、将步骤201中所述硅源和铝源按摩尔比S1:A1 = (90?100):1混合均匀，然后在温度为20°C?25°C的条件下陈化0.5h?1.5h，得到硅铝酸盐凝胶；
[0013]步骤203、将步骤202中所述硅铝酸盐凝胶在温度为70°C?90°C的条件下保温5h?7h进行水热晶化反应，得到晶化产物；
[0014]步骤204、对步骤203中所述晶化产物进行离心处理，然后采用去离子水清洗至晶化产物表面的pH值为9?10，烘干后得到ZSM-5分子筛晶种；
[0015]步骤三、制备甲烷传感器用陶瓷基复合材料，具体过程为:
[0016]步骤301、将步骤204中所述ZSM-5分子筛晶种加入到去离子水中，然后加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液，混合均匀后超声振荡20min?30min，得到晶种液；
[0017]步骤302、将步骤一中所述基底材料浸入步骤301中所述晶种液中静置5min?1min后取出，清洗干净后烘干，得到表面覆有ZSM-5分子筛晶种的基底材料；
[0018]步骤303、按照步骤201和步骤202所述方法制备硅铝酸盐凝胶，然后将步骤302中表面覆有ZSM-5分子筛晶种的基底材料浸入硅铝酸盐凝胶中，在温度为60°C?90°C的条件下保温6h?9h进行水热晶化反应，之后将水热晶化反应后的基底材料用去离子水清洗至基底材料表面的pH值为9?10，烘干后得到表面覆有ZSM-5分子筛膜层的基底材料；
[0019]步骤304、对步骤303中所述表面覆有ZSM-5分子筛膜层的基底材料重复步骤303中所述的制备硅铝酸盐凝胶、水热晶化、清洗和烘干工艺，得到甲烷传感器用陶瓷基复合材料。
[0020]上述的一种甲烷传感器用陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤301中所述γ -氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中乙醇的体积百分比浓度为93%?96%。
[0021]上述的一种甲烷传感器用陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤301中所述去尚子水的加入量为ZSM-5分子筛晶种质量的160?200倍。
[0022]上述的一种甲烷传感器用陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤301中所述γ -氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液的加入量为ZSM-5分子筛晶种质量的8?10倍。
[0023]本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0024]1、本发明制备的复合材料能够用于甲烷传感器，利用该复合材料制备的甲烷传感器较常规的甲烷检测传感器具有结构简单、成本较低并且不受环境影响的特点。
[0025]2、本发明甲烷传感器用复合材料的制备过程中，制备了ZSM-5分子筛作为吸附用材料，其具有优秀的物理吸附能力，并且其先进且简单的生产工艺及应用决定了复合材料价格低廉、易于获得等特性。
[0026]3、本发明制备的甲烷传感器用陶瓷基复合材料具有优良的气体吸附能力，同时随着气体吸附量的变化，引起微质量变化，使复合材料具有良好的频率灵敏度，可用作甲烷传感器探头材料。
[0027]下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
【具体实施方式】
[0028]实施例1
[0029]本实施例甲烷传感器用陶瓷基复合材料的制备方法包括以下步骤:
[0030]步骤一、采用NKBT-LBT陶瓷作为基底材料；
[0031 ]步骤二、采用微乳液水热合成法制备ZSM-5分子筛晶种具体过程为:
[0032]步骤201、将Al(0H)3、Na0H和去离子水按摩尔比Al:Na:H20=l:6.85:548混合搅拌至固体物质完全溶解，得到铝源;将Na2S13.9H20、Na0H和去离子水按摩尔比S1:Na:H20 =96:6.85:548混合搅拌至固体物质完全溶解，得到硅源；
[0033]步骤202、将步骤201中所述硅源和铝源按摩尔比S1:A1 = 96:1混合均匀，然后在温度为25°C的条件下陈化lh，得到硅铝酸盐凝胶；
[0034]步骤203、将步骤202中所述硅铝酸盐凝胶在温度为80°C的条件下保温6h进行水热晶化反应，得到晶化产物；
[0035]步骤204、将步骤203中所述晶化产物进行离心处理，然后采用去离子水清洗至晶化产物表面的pH值为9，烘干后得到ZSM-5分子筛晶种；
[0036]步骤三、制备甲烷传感器用陶瓷基复合材料，具体过程为:
[0037]步骤301、将步骤204中所述ZSM-5分子筛晶种加入到去离子水中，然后加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液，混合均匀后超声振荡30min，得到晶种液;所述去离子水的加入量为ZSM-5分子筛晶种质量的180倍，所述γ -氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液的加入量为ZSM-5分子筛晶种质量的9倍;所述γ -氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中乙醇的体积百分比浓度为95% ；
[0038]步骤302、将步骤105中所述基底材料浸入步骤301中所述晶种液中静置8min后取出，清洗干净后烘干，得到表面覆有ZSM-5分子筛晶种的基底材料；
[0039]步骤303、按照步骤201和步骤202中所述方法制备硅铝酸盐凝胶，然后将步骤302中表面覆有ZSM-5分子筛晶种的基底材料浸入硅铝酸盐凝胶中，在温度为80°C的条件下保温Sh进行水热晶化反应，之后将水热晶化反应后的基底材料用去离子水清洗至基底材料表面的PH值为9，烘干后得到表面覆有ZSM-5分子筛膜层的基底材料；
[0040]步骤304、对步骤303中所述表面覆有ZSM-5分子筛膜层的基底材料重复步骤303中所述的水热晶化、清洗和烘干工艺，得到甲烷传感器用陶瓷基复合材料。
[0041]通过对本实施例制备的复合材料进行扫描电镜分析发现，本实施例覆盖在陶瓷基底材料表面的ZSM-5分子筛膜层，排列致密，形状为球形小颗粒，颗粒间自洽连接，生成约2μm厚的膜。通过对本实施例制备的复合材料进行X射线衍射分析发现，本实施例采用ZSM-5分子筛膜层制备的无铅压电多孔陶瓷基复合材料在不同CH4浓度条件下，复合结构气敏传感探头谐振峰与甲烷浓度变化存在一个较稳定的关系，性能良好。本实施例制备的复合材料具有优良的气体吸附能力，同时随着气体吸附量的变化，引起微质量变化，使复合材料具有良好的频率灵敏度，可用作甲烷传感器探头材料。
[0042]实施例2
[0043]本实施例甲烷传感器用陶瓷基复合材料的制备方法包括以下步骤:
[0044]步骤一、采用NKBT-LBT陶瓷作为基底材料；
[0045]步骤二、采用微乳液水热合成法制备ZSM-5分子筛晶种，具体过程为:
[0046]步骤201、将Al(OH)3、NaOH和去离子水按摩尔比Al:Na:H20 = 1:6.5:550混合搅拌至固体物质完全溶解，得到铝源;将Na2S13.9H20、Na0H和去离子水按摩尔比S1:Na:H20 = 95:6.5: 550混合搅拌至固体物质完全溶解，得到硅源；
[0047]步骤202、将步骤201中所述硅源和铝源按摩尔比S1:A1 = 95:1混合均匀，然后在温度为20°C的条件下陈化Ih，得到硅铝酸盐凝胶；
[0048]步骤203、将步骤202中所述硅铝酸盐凝胶在温度为80°C的条件下保温5h?7h进行水热晶化反应，得到晶化产物；
[0049]步骤204、对步骤203中所述晶化产物进行离心处理，然后采用去离子水清洗至晶化产物表面的pH值为9，烘干后得到ZSM-5分子筛晶种；
[0050]步骤三、制备甲烷传感器用陶瓷基复合材料，具体过程为:
[0051 ]步骤301、将步骤204中所述ZSM-5分子筛晶种加入到去离子水中，然后加入γ -氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液，混合均匀后超声振荡25min，得到晶种液;所述去离子水的加入量为ZSM-5分子筛晶种质量的180倍，所述γ -氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液的加入量为ZSM-5分子筛晶种质量的9倍;所述γ -氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中乙醇的体积百分比浓度为94% ；
[0052]步骤302、将步骤一中所述基底材料浸入步骤301中所述晶种液中静置6min后取出，清洗干净后烘干，得到表面覆有ZSM-5分子筛晶种的基底材料；
[0053]步骤303、按照步骤201和步骤202所述方法制备硅铝酸盐凝胶，然后将步骤302中表面覆有ZSM-5分子筛晶种的基底材料浸入硅铝酸盐凝胶中，在温度为70°C的条件下保温Sh进行水热晶化反应，之后将水热晶化反应后的基底材料用去离子水清洗至基底材料表面的PH值为10，烘干后得到表面覆有ZSM-5分子筛膜层的基底材料；
[0054]步骤304、对步骤303中所述表面覆有ZSM-5分子筛膜层的基底材料重复步骤303中所述的制备硅铝酸盐凝胶、水热晶化、清洗和烘干工艺，得到甲烷传感器用陶瓷基复合材料。
[0055]通过对本实施例制备的复合材料进行扫描电镜分析发现，本实施例覆盖在陶瓷基底材料表面的ZSM-5分子筛膜层，排列致密，形状为球形小颗粒，颗粒间自洽连接，生成约2μm厚的膜。通过对本实施例制备的复合材料进行X射线衍射分析发现，本实施例采用ZSM-5分子筛膜层制备的无铅压电多孔陶瓷基复合材料在不同CH4浓度条件下，复合结构气敏传感探头谐振峰与甲烷浓度变化存在一个较稳定的关系，性能良好。本实施例制备的复合材料具有优良的气体吸附能力，同时随着气体吸附量的变化，引起微质量变化，使复合材料具有良好的频率灵敏度，可用作甲烷传感器探头材料。
[0056]实施例3
[0057]本实施例甲烷传感器用陶瓷基复合材料的制备方法包括以下步骤:
[0058]步骤一、采用NKBT-LBT陶瓷作为基底材料；
[0059]步骤二、采用微乳液水热合成法制备ZSM-5分子筛晶种，具体过程为:
[0060]步骤201、将Al(0H)3、Na0H和去离子水按摩尔比Al:Na:H20=l:7:500混合搅拌至固体物质完全溶解，得到铝源;将Na2S13.9H20、Na0H和去离子水按摩尔比S1:Na:H20=100:7:500混合搅拌至固体物质完全溶解，得到硅源；[0061 ] 步骤202、将步骤201中所述硅源和铝源按摩尔比S1: Al = 100:1混合均匀，然后在温度为20°C的条件下陈化1.5h，得到硅铝酸盐凝胶；
[0062]步骤203、将步骤202中所述硅铝酸盐凝胶在温度为90°C的条件下保温5h进行水热晶化反应，得到晶化产物；
[0063]步骤204、对步骤203中所述晶化产物进行离心处理，然后采用去离子水清洗至晶化产物表面的pH值为10，烘干后得到ZSM-5分子筛晶种；
[0064]步骤三、制备甲烷传感器用陶瓷基复合材料，具体过程为:
[0065]步骤301、将步骤204中所述ZSM-5分子筛晶种加入到去离子水中，然后加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液，混合均匀后超声振荡20min，得到晶种液;所述去离子水的加入量为ZSM-5分子筛晶种质量的200倍，所述γ -氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液的加入量为ZSM-5分子筛晶种质量的10倍;所述γ -氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中乙醇的体积百分比浓度为96% ；
[0066]步骤302、将步骤一中所述基底材料浸入步骤301中所述晶种液中静置5min后取出，清洗干净后烘干，得到表面覆有ZSM-5分子筛晶种的基底材料；
[0067]步骤303、按照步骤201和步骤202所述方法制备硅铝酸盐凝胶，然后将步骤302中表面覆有ZSM-5分子筛晶种的基底材料浸入硅铝酸盐凝胶中，在温度为90°C的条件下保温6h进行水热晶化反应，之后将水热晶化反应后的基底材料用去离子水清洗至基底材料表面的PH值为10，烘干后得到表面覆有ZSM-5分子筛膜层的基底材料；
[0068]步骤304、对步骤303中所述表面覆有ZSM-5分子筛膜层的基底材料重复步骤303中所述的制备硅铝酸盐凝胶、水热晶化、清洗和烘干工艺，得到甲烷传感器用陶瓷基复合材料。
[0069]通过对本实施例制备的复合材料进行扫描电镜分析发现，本实施例覆盖在陶瓷基底材料表面的ZSM-5分子筛膜层，排列致密，形状为球形小颗粒，颗粒间自洽连接，生成约2μm厚的膜。通过对本实施例制备的复合材料进行X射线衍射分析发现，本实施例采用ZSM-5分子筛膜层制备的无铅压电多孔陶瓷基复合材料在不同CH4浓度条件下，复合结构气敏传感探头谐振峰与甲烷浓度变化存在一个较稳定的关系，性能良好。本实施例制备的复合材料具有优良的气体吸附能力，同时随着气体吸附量的变化，引起微质量变化，使复合材料具有良好的频率灵敏度，可用作甲烷传感器探头材料。
[0070]实施例4
[0071]本实施例甲烷传感器用陶瓷基复合材料的制备方法包括以下步骤:
[0072]步骤一、采用NKBT-LBT陶瓷作为基底材料；
[0073]步骤二、采用微乳液水热合成法制备ZSM-5分子筛晶种，具体过程为:
[0074]步骤201、将厶1(0!1)3、恥0!1和去离子水按摩尔比厶1:恥:!120=1:6:600混合搅拌至固体物质完全溶解，得到铝源;将Na2S13.9H20、Na0H和去离子水按摩尔比S1:Na:H20 = 90:6:600混合搅拌至固体物质完全溶解，得到硅源；
[0075]步骤202、将步骤201中所述硅源和铝源按摩尔比S1:A1 = 90:1混合均匀，然后在温度为20°C的条件下陈化0.5h，得到硅铝酸盐凝胶；
[0076]步骤203、将步骤202中所述硅铝酸盐凝胶在温度为70°C的条件下保温5h进行水热晶化反应，得到晶化产物；
[0077]步骤204、对步骤203中所述晶化产物进行离心处理，然后采用去离子水清洗至晶化产物表面的pH值为9，烘干后得到ZSM-5分子筛晶种；
[0078]步骤三、制备甲烷传感器用陶瓷基复合材料，具体过程为:
[0079]步骤301、将步骤204中所述ZSM-5分子筛晶种加入到去离子水中，然后加入γ -氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液，混合均匀后超声振荡30min，得到晶种液;所述去离子水的加入量为ZSM-5分子筛晶种质量的160倍，所述γ -氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液的加入量为ZSM-5分子筛晶种质量的8倍;所述γ -氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中乙醇的体积百分比浓度为93% ；
[0080]步骤302、将步骤一中所述基底材料浸入步骤301中所述晶种液中静置1min后取出，清洗干净后烘干，得到表面覆有ZSM-5分子筛晶种的基底材料；
[0081 ] 步骤303、按照步骤201和步骤202所述方法制备硅铝酸盐凝胶，然后将步骤302中表面覆有ZSM-5分子筛晶种的基底材料浸入硅铝酸盐凝胶中，在温度为60°C的条件下保温9h进行水热晶化反应，之后将水热晶化反应后的基底材料用去离子水清洗至基底材料表面的PH值为9，烘干后得到表面覆有ZSM-5分子筛膜层的基底材料；
[0082]步骤304、对步骤303中所述表面覆有ZSM-5分子筛膜层的基底材料重复步骤303中所述的制备硅铝酸盐凝胶、水热晶化、清洗和烘干工艺，得到甲烷传感器用陶瓷基复合材料。
[0083 ]通过对本实施例制备的复合材料进行扫描电镜分析发现，本实施例覆盖在陶瓷基底材料表面的ZSM-5分子筛膜层，排列致密，形状为球形小颗粒，颗粒间自洽连接，生成约2μm厚的膜。通过对本实施例制备的复合材料进行X射线衍射分析发现，本实施例采用ZSM-5分子筛膜层制备的无铅压电多孔陶瓷基复合材料在不同CH4浓度条件下，复合结构气敏传感探头谐振峰与甲烷浓度变化存在一个较稳定的关系，性能良好。本实施例制备的复合材料具有优良的气体吸附能力，同时随着气体吸附量的变化，引起微质量变化，使复合材料具有良好的频率灵敏度，可用作甲烷传感器探头材料。
[0084]实施例5
[0085]本实施例甲烷传感器用陶瓷基复合材料的制备方法包括以下步骤:
[0086]步骤一、采用NKBT-LBT陶瓷作为基底材料；
[0087]步骤二、采用微乳液水热合成法制备ZSM-5分子筛晶种，具体过程为:
[0088]步骤201、将Al (0H)3、NaOH和去离子水按摩尔比Al: Na: H2O = 1:6.6:525混合搅拌至固体物质完全溶解，得到铝源;将Na2S13.9H20、Na0H和去离子水按摩尔比Si: Na: H20 = 92:6.6: 525混合搅拌至固体物质完全溶解，得到硅源；
[0089]步骤202、将步骤201中所述硅源和铝源按摩尔比S1:A1 = 94:1混合均匀，然后在温度为20°C的条件下陈化0.5h，得到硅铝酸盐凝胶；
[0090]步骤203、将步骤202中所述硅铝酸盐凝胶在温度为70°C的条件下保温5h进行水热晶化反应，得到晶化产物；
[0091]步骤204、对步骤203中所述晶化产物进行离心处理，然后采用去离子水清洗至晶化产物表面的pH值为9，烘干后得到ZSM-5分子筛晶种；
[0092 ]步骤三、制备甲烷传感器用陶瓷基复合材料，具体过程为:
[0093]步骤301、将步骤204中所述ZSM-5分子筛晶种加入到去离子水中，然后加入γ -氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液，混合均匀后超声振荡20min，得到晶种液;所述去离子水的加入量为ZSM-5分子筛晶种质量的160倍，所述γ -氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液的加入量为ZSM-5分子筛晶种质量的8倍;所述γ -氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中乙醇的体积百分比浓度为93% ；
[0094]步骤302、将步骤一中所述基底材料浸入步骤301中所述晶种液中静置5min后取出，清洗干净后烘干，得到表面覆有ZSM-5分子筛晶种的基底材料；
[0095]步骤303、按照步骤201和步骤202所述方法制备硅铝酸盐凝胶，然后将步骤302中表面覆有ZSM-5分子筛晶种的基底材料浸入硅铝酸盐凝胶中，在温度为60°C的条件下保温6h进行水热晶化反应，之后将水热晶化反应后的基底材料用去离子水清洗至基底材料表面的PH值为9，烘干后得到表面覆有ZSM-5分子筛膜层的基底材料；
[0096]步骤304、对步骤303中所述表面覆有ZSM-5分子筛膜层的基底材料重复步骤303中所述的制备硅铝酸盐凝胶、水热晶化、清洗和烘干工艺，得到甲烷传感器用陶瓷基复合材料。
[0097]通过对本实施例制备的复合材料进行扫描电镜分析发现，本实施例覆盖在陶瓷基底材料表面的ZSM-5分子筛膜层，排列致密，形状为球形小颗粒，颗粒间自洽连接，生成约2μm厚的膜。通过对本实施例制备的复合材料进行X射线衍射分析发现，本实施例采用ZSM-5分子筛膜层制备的无铅压电多孔陶瓷基复合材料在不同CH4浓度条件下，复合结构气敏传感探头谐振峰与甲烷浓度变化存在一个较稳定的关系，性能良好。本实施例制备的复合材料具有优良的气体吸附能力，同时随着气体吸附量的变化，引起微质量变化，使复合材料具有良好的频率灵敏度，可用作甲烷传感器探头材料。
[0098]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.一种甲烷传感器用陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 步骤一、采用NKBT-LBT陶瓷作为基底材料； 步骤二、采用微乳液水热合成法制备ZSM-5分子筛晶种，具体过程为: 步骤201、将厶1(0!1)3、他0!1和去离子水按摩尔比厶1:他:!120=1:(6?7):(500?600)混合搅拌至固体物质完全溶解，得到铝源；将Na2S13.9H20、NaOH和去离子水按摩尔比Si: Na:H2O= (90?100): (6?7): (500?600)混合搅拌至固体物质完全溶解，得到硅源； 步骤202、将步骤201中所述硅源和铝源按摩尔比S1: Al = (90?100):1混合均匀，然后在温度为20°C?25°C的条件下陈化0.5h?1.5h，得到硅铝酸盐凝胶； 步骤203、将步骤202中所述硅铝酸盐凝胶在温度为70°C?90°C的条件下保温5h?711进行水热晶化反应，得到晶化产物； 步骤204、对步骤203中所述晶化产物进行离心处理，然后采用去离子水清洗至晶化产物表面的pH值为9?10，烘干后得到ZSM-5分子筛晶种； 步骤三、制备甲烷传感器用陶瓷基复合材料，具体过程为: 步骤301、将步骤204中所述ZSM-5分子筛晶种加入到去离子水中，然后加入γ -氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液，混合均匀后超声振荡20min?30min，得到晶种液； 步骤302、将步骤一中所述基底材料浸入步骤301中所述晶种液中静置5min?1min后取出，清洗干净后烘干，得到表面覆有ZSM-5分子筛晶种的基底材料； 步骤303、按照步骤201和步骤202所述方法制备硅铝酸盐凝胶，然后将步骤302中表面覆有ZSM-5分子筛晶种的基底材料浸入硅铝酸盐凝胶中，在温度为60°C?90°C的条件下保温6h?9h进行水热晶化反应，之后将水热晶化反应后的基底材料用去离子水清洗至基底材料表面的pH值为9?10，烘干后得到表面覆有ZSM-5分子筛膜层的基底材料； 步骤304、对步骤303中所述表面覆有ZSM-5分子筛膜层的基底材料重复步骤303中所述的制备硅铝酸盐凝胶、水热晶化、清洗和烘干工艺，最终得到甲烷传感器用陶瓷基复合材料。2.根据权利要求1所述的一种甲烷传感器用陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤301中所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中乙醇的体积百分比浓度为93%?96%。3.根据权利要求1所述的一种甲烷传感器用陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤301中所述去尚子水的加入量为ZSM-5分子筛晶种质量的160?200倍。4.根据权利要求1所述的一种甲烷传感器用陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤301中所述γ -氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液的加入量为ZSM-5分子筛晶种质量的8?10倍。
【文档编号】C04B41/85GK105948818SQ201610256486
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】杜慧玲, 任广林, 杜婕
【申请人】西安科技大学