薄膜的形貌对电学性质有很大的影响。因此我们对图4中的四种化合物的形貌进行分析，从图4A中可看出，化合物CuPc(COOC8Hn)8(I)在Si02/Si基片上的形貌为60nm为一个小的区域，粗糙度值为0.36nm的平滑的表面。从图4B中可看出，化合物CuPc(OC8Hn)8O在Si02/Si基片上的形貌是分子直径平均为70nm，粗糙度值为0.74nm均匀一致的小的晶粒。由膜I到膜2纳米颗粒增大是和分子间作用力有关。从图4C中可看出，化合物CuPc (COOC8Hi7) s/CuPc (OC8Hi7) 8上层的形貌要比图4B中化合物CuPc (OC8Hi7) 8 (2)的颗粒要小。从图4D中可看出，由化合物CuPc(⑶OC8Hn) s/CuPc (OC8Hi7) 8到化合物CuPc (OC8Hi7) s/CuPc (⑶OC8Hn) 8的过程中，分子直径由40-80nm向70-90nm的不断增大，粗糙度值由原来的0.35nm到0.49nm,这说明了下层的模板效应诱导了上层聚集行为的变化。
[0038]实验例2单组分及其异质结材料的1-V曲线
[0039 ] 按照以上本发明的QLS法步骤，分别对20层CuPc (COOC8Hi7) 8 (I)、20层CuPc (OC8Hi7) 8
(2)、20层CuPc (COOC8Hi7) s/CuPc (OC8Hi7) 8和20层CuPc (OC8Hi7) s/CuPc (COOC8Hi7) 8的QLS膜进行1-V性能测试，如图5所示。图5展示了四种QLS膜的1-V曲线，S卩:CuPc (⑶OC8H17)s，CuPc(OC8Hi7) 8，CuPc (COOC8Hi7) s/CuPc (OC8Hi7) 8和CuPc (OC8Hi7) s/CuPc (COOC8Hi7) s，分别测得的它们的电导率为4.04X 10—'2.93X10—3，1.33X10—'1.23X10—4S m—1。从而比较出它们的电导率顺序为:CuPc (OC8Hi7) 8>CuPc (COOC8Hi7) s/CuPc (OC8Hi7) 8>CuPc (OC8Hi7) s/CuPc (COOC8Hi7) s>CuPc (COOC8Hn)8QLS 膜
[0040]实验例3无水乙醇气敏传感器的性能测定
[0041]气敏测试装置是由实验室构建的，气敏测试过程是在一个比较温和的环境(室温、外界大气压及干燥空气下)和两个电极间固定偏压5V下，对CuPc(COOC8Hn)8QLS膜单组分的气敏元件进行气敏性能检测。使用测试仪器:安捷伦B290a精密源/测量单元。
[0042]气敏传感器的灵敏度(S)是气敏元件对被测气体敏感程度的指标。
[0043]S=(Al/lbaseline)X100%
[0044]其中ΔI = Ig-1base3line3,18是当乙醇蒸气与敏感层发生交换时测得的电流值，Iba-是敏感层在未接触气体时的电流值。
[0045]在室温下，本发明的一种单组分的有机半导体气敏材料--Cupc(COOC8H17)8QLS膜的气体传感器对不同浓度的无水乙醇具有较差的响应，在400ppm浓度下才能检测到无水乙醇蒸气。
[0046]实验例4无水乙醇气敏传感器的性能测定
[0047]气敏测试装置是由实验室构建的，气敏测试过程是在一个比较温和的环境(室温、外界大气压及干燥空气下)和两个电极间固定偏压5V下，对CuPc(OC8H17)8QLS膜单组分的气敏元件进行气敏性能检测。使用测试仪器:安捷伦B290a精密源/测量单元。
[0048]气敏传感器的灵敏度(S)是气敏元件对被测气体敏感程度的指标。
[0049]S=(Al/lbaseline)X100%
[0050]其中ΔI = Ig-1baseline, 18是当乙醇蒸气与敏感层发生交换时测得的电流值，Iba-是敏感层在未接触气体时的电流值。
[0051 ]在室温下，本发明的一种单组分的有机半导体气敏材料--CuPc(OC8Hn)8QLS膜的气体传感器对不同浓度的无水乙醇具有较差的响应，在600ppm浓度下才能检测到无水乙醇蒸气。
[0052 ]实验例5无水乙醇气敏传感器的性能测定
[0053]气敏测试装置是由实验室构建的，气敏测试过程是在一个比较温和的环境(室温、外界大气压及干燥空气下)和两个电极间固定偏压5V下，对CuPdCOOCsHnWCuPdOCsHn)8QLS膜气敏元件进行气敏性能检测。使用测试仪器:安捷伦B290a精密源/测量单元。
[0054]气敏传感器的灵敏度(S)是气敏元件对被测气体敏感程度的指标。
[0055]S=(Al/lbaseline)X100%
[0056]其中Δ当乙醇蒸气与敏感层发生交换时测得的电流值，Iba—是敏感层在未接触气体时的电流值。
[0057]在室温下，本发明的一种有机半导体异质结气敏材料一CuPcKOOCsHMs/CuPc(0C8H17)8的气体传感器对不同浓度的无水乙醇具有良好的响应，检测限可以达到lOOpprn，响应时间及其恢复时间快，在lOOpprn?1400ppm浓度范围内无水乙醇浓度与响应灵敏度具有良好的线性关系。即有机半导体异质结的气敏传感器在室温下对无水乙醇具有灵敏性高、响应和恢复时间快等优点，适合用作无水乙醇气敏元件，并且根据以往文献报道用有机半导体异质结材料来检测有机蒸气一无水乙醇的至今还未有，这使得这种方法在实际的生活和工业生产中具有潜在的应用前景。
[0058]实验例6无水乙醇气敏传感器的性能测定
[0059]气敏测试装置是由实验室构建的，气敏测试过程是在一个比较温和的环境(室温、外界大气压及干燥空气下)和两个电极间固定偏压5V下，对CuPdOCsHnh/CuPdCOOCsHn)8QLS膜气敏元件进行气敏性能检测。使用测试仪器:安捷伦B290a精密源/测量单元。
[0060]气敏传感器的灵敏度(S)是气敏元件对被测气体敏感程度的指标。
[0061 ] S=(Al/lbaseline)X100%
[0062]其中Δ当乙醇蒸气与敏感层发生交换时测得的电流值，Iba—是敏感层在未接触气体时的电流值。
[0063]在室温下，采用本发明方法获得的另一种有机半导体异质结气敏材料--CuPc(COOCsHnh/CuPdOCsHnh的气体传感器对不同浓度的无水乙醇具有较差的响应，在800ppm浓度下才能检测到无水乙醇蒸气。性能测试结果如图6-7所示。
[0064]本发明得到的具有CuPdCOOCsHnh/CuPdOCsHnh异质结构的气敏传感器元件可在制备用于测定乙醇蒸气的气敏传感器方面进行应用。
【主权项】
1.一种用于测定乙醇蒸气的气敏传感器元件，其特征在于:包含ITO导电玻璃和叉指电极，所述叉指电极刻蚀在I TO导电玻璃上，在叉指电极表面设置2,3,9,10,16,17,24,25-八(辛烷氧基)酞菁铜膜涂层，在2，3，9，10，16，17，24，25-八(辛烷氧基)酞菁铜膜涂层上设置2，3，9，10，16，17，24，25_八(羰基辛烷氧基)酞菁铜膜涂层。2.根据权利要求1所述的一种用于测定乙醇蒸气的气敏传感器元件，其特征在于:所述2.3.9.10.16.17.24.25-八(辛烷氧基)酞菁铜膜涂层和2,3,9,10,16,17,24,25-八(羰基辛烷氧基)酞菁铜膜涂层的层数比为1:1。3.根据权利要求1所述的一种用于测定乙醇蒸气的气敏传感器元件，其特征在于:所述2.3.9.10.16.17.24.25-八(辛烷氧基)酞菁铜膜涂层的层数为5?30层，所述2,3,9,10,16,17，24，25_八(羰基辛烷氧基)酞菁铜膜涂层的层数为5?30层。4.如权利要求1所述气敏传感器元件的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)在IT0导电玻璃上刻蚀叉指电极； (2)将2，3，9，10，16，17，24，25-八(辛烷氧基)酞菁铜固体加入三氯甲烷中，配制成0^(:(0C8Hi7)8溶液，CuPc(0C8Hi7)8溶液浓度为 1X10—6mol.L—1?1 X 10—W.L-S将2，3，9，10，16，17，24，25-八(羰基辛烷氧基)酞菁铜固体加入三氯甲烷中，配制成0^(3(0)0(:8!117)8溶液，CuPc(C00C8Hi7)8溶液浓度为 1X10—6mol.L—1?1 X 10—5mol.L-S (3)将培养皿用二次水清洗干净，然后将30?80mL的二次水缓缓倒入到培养皿中，再在培养皿的中心处注入1.0?10.0mL的已经配制好的CuPc (OCsHn) 8溶液，然后将刻蚀有叉指电极的IT0导电玻璃垂直缓慢的蘸取化合物CuPdOCsHnh形成的分子膜，平放，使得IT0导电玻璃上的溶剂自然蒸发，如此过程再重复5?30次； (4)接下来，再次将表面皿清洗干净，然后再将30?80mL的二次水缓缓倒入到培养皿中，然后在培养皿的中心处注入1.0?10.0mL的已经配制好的CuPdCOOCsHnh溶液，然后将上次蘸取的IT0导电玻璃继续再垂直缓慢的蘸取化合物CuPdCOOCsHnh形成的分子膜，平放，使得IT0导电玻璃上的溶剂自然蒸发，如此过程再重复5?30次，即得到具有CuPc(COOCsHit ) s/CuPc (OCsHn) 8异质结构的气敏传感器元件。5.根据权利要求4所述的气敏传感器元件的制备方法，其特征在于步骤(1)中，IT0导电玻璃在刻蚀叉指电极前需进行清洗，过程如下:将IT0导电玻璃在超声条件下分别用不同极性的溶剂甲苯、丙酮、无水乙醇、二次水依次超声清洗十分钟，每种溶剂清洗三次;之后真空干燥备用。6.权利要求1-5中任一权利要求所述气敏传感器元件在制备用于测定乙醇蒸气的气敏传感器方面的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种用于测定乙醇蒸气的气敏传感器元件，该气敏元件包含ITO导电玻璃和叉指电极，所述叉指电极刻蚀在ITO导电玻璃上，在叉指电极表面设置2,3,9,10,16,17,24,25-八(辛烷氧基)酞菁铜膜涂层，在2,3,9,10,16,17,24,25-八(辛烷氧基)酞菁铜膜涂层上设置2,3,9,10,16,17,24,25-八(羰基辛烷氧基)酞菁铜膜涂层。所述2,3,9,10,16,17,24,25-八(辛烷氧基)酞菁铜膜涂层和2,3,9,10,16,17,24,25-八(羰基辛烷氧基)酞菁铜膜涂层的层数比为1∶1。本发明气敏元件具有CuPc(COOC8H17)8/CuPc(OC8H17)8有机半导体异质结气敏材料，在室温下对100-1400ppm范围内无水乙醇具有良好的响应，且无水乙醇浓度与灵敏度具有良好的线性规律。
【IPC分类】G01N27/00
【公开号】CN105445326
【申请号】CN201510737416
【发明人】陈艳丽, 吴艳玲
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月3日