一种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法
【专利摘要】一种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法，步骤如下：在室温下将十二烷基苯磺酸钠和硝酸镍加入蒸馏水中搅拌均匀，再加入碳酸铵，搅拌至溶液呈乳白色，上述溶液中pH值为9?10，继续搅拌6h后静置3h，之后进行抽滤，将滤饼于120℃烘干6h得到白色粉末；将上述制备介孔氧化镍前驱体于550℃煅烧4h，冷却至室温，制得介孔氧化镍。所制备的具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的应用，用于在线氨气监测。本发明的优点是：合成步骤简单，成本低廉，介孔氧化镍的尺寸大小均一可控；灵敏度高，响应时间短，可以实现迅速检测低浓度痕量氨气；介孔氧化镍具有优异的稳定性，可以循环利用，进一步降低其成本。
【专利说明】
一种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法
技术领域
[0001]本发明属于气敏材料制备领域，特别是一种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法。【背景技术】
[0002]氨气(NH3)在工业、农业等领域中有着广泛的应用，它是一种无色而具有强烈刺激性臭味的气体，比空气轻，是一种碱性物质。氨气对环境有严重危害，对水体、土壤和大气可造成污染。同时，氨气的溶解度极高，对动物或人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用，常被吸附在皮肤粘膜和眼结膜上，使组织蛋白质变性并破坏细胞膜，从而产生刺激和炎症，有可能会导致呼吸性疾病和减弱人体对疾病的抵抗力，氨气浓度过高时除腐蚀作用外，还可还可通过三叉神经末梢的反射作用而引起心脏停搏和呼吸停止(室息)。此外，氨气在空间中集聚到一定浓度时具有潜在的爆炸性威胁。美国劳工部职业安全卫生管理局(0SHA)规定的氨气容许浓度为50ppm，而美国职业安全与卫生研究所(N10SH)规定的上限为25ppm。因此，对氨气的检测尤其是低浓度痕量氨气检测对保护人体健康十分必要。
[0003]氨气的主要检测方法有:比色法、光度法、色谱法、氨敏电极法等，这些方法存在工作温度、选择性差、易受醛类及硫化物的干扰、灵敏度差、价格昂贵、在线检测性能差，操作复杂、分析费时等不足。氨气传感器法可以实现在线氨气检测，此外，氨气传感器具有灵敏度高、稳定性好、使用方便、廉价、响应时间短、检测极限低等特点，随着人们生活水平的提高、环保意识的增强及对居住环境要求的提高，氨气的实时检测具有十分重要的意义，尤其是低浓度痕量的，如氨气浓度小于lppm。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法，利用介孔氧化镍可以开发进行在线氨气监测、成本低廉、检测准确度高的氨气传感器来实现对低浓度痕量氨气的高效检测。
[0005]本发明的技术方案:
[0006]—种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法，步骤如下:
[0007]1)介孔氧化镍前驱体的合成
[0008]在室温下将十二烷基苯磺酸钠和硝酸镍加入蒸馏水中搅拌均匀，再加入碳酸铵， 搅拌至溶液呈乳白色，上述溶液中pH值为9-10，继续搅拌6h后静置3h，之后进行抽滤，将滤饼于120°C烘干6h得到白色粉末，十二烷基苯磺酸钠、硝酸镍、蒸馏水与碳酸铵的质量比为 0.8-1.2:4.7-5.3:100:0.9-1.1；
[0009]2)介孔氧化镍的合成[00則室温下将上述制备介孔氧化镍前驱体于550°C煅烧4h，冷却至室温，制得介孔氧化镍。
[0011] —种所制备的具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的应用，用于在线氨气监测，介孔氧化镍的气敏性能测试的具体步骤如下:
[0012]1)分别通入不同浓度的氨气，测试介孔氧化镍对于浓度为0.1-0.4ppm的氨气的灵敏度；[〇〇13]2)通入浓度为0.卜0.4ppm的氨气，测试介孔氧化镍的响应时间；[〇〇14]3) 30天重复使用介孔氧化镍，考察介孔氧化镍的长期稳定性。
[0015]本发明的优点在于:
[0016]1)合成步骤简单，成本低廉，介孔氧化镍的尺寸大小均一可控；[〇〇17]2)灵敏度高，响应时间短，可以实现迅速检测低浓度痕量氨气(0.5ppm以下)；
[0018]3)介孔氧化镍具有优异的稳定性，可以循环利用，进一步降低其成本。【具体实施方式】
[0019]实施例1:
[0020]—种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法，步骤如下:[0021 ]1)介孔氧化镍前驱体的合成[〇〇22]在室温下将lg十二烷基苯磺酸钠和5g硝酸镍加入100g蒸馏水中搅拌均匀，再加入 lg碳酸铵，搅拌至溶液呈乳白色，上述溶液中pH值为9-10，继续搅拌6h后静置3h，之后进行抽滤，将滤饼于120°C烘干6h得到白色粉末；[〇〇23]2)介孔氧化镍的合成[〇〇24]室温下将上述制备介孔氧化镍前驱体于550°C煅烧4h，冷却至室温，制得介孔氧化镍A〇
[0025]—种所制备的具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的应用，用于在线氨气监测， 介孔氧化镍的气敏性能测试的具体步骤如下:
[0026]1)通入浓度为0.lppm的氨气，介孔氧化镍A灵敏度是21.1;
[0027]2)通入浓度为0.lppm的氨气，介孔氧化镍A的响应时间是14s;[0〇28]3)介孔氧化镍A在浓度为0.lppm的氨气环境中重复使用三十天，其气敏性能不衰减。[〇〇29] 实施例2:
[0030]—种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法，步骤余实施例1基本相同，不同之处在于:十二烷基苯磺酸钠用量改为1.2g，制得介孔氧化镍B。介孔氧化镍B灵敏度是 21.0，响应时间15s，重复使用三十天，其气敏性能不衰减。[〇〇31] 实施例3:
[0032]—种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法，步骤余实施例1基本相同，不同之处在于:硝酸镍用量改为4.7g，制得介孔氧化镍C。介孔氧化镍C灵敏度是20.9，响应时间14s，重复使用三十天，其气敏性能不衰减。[〇〇33] 实施例4:
[0034]—种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法，步骤余实施例1基本相同，不同之处在于:碳酸铵用量改为〇.9g，制得介孔氧化镍D。介孔氧化镍D灵敏度是21.2，响应时间15s，重复使用三十天，其气敏性能不衰减。[〇〇35] 实施例5:
[0036] —种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法，步骤余实施例1基本相同， 不同之处在于:硝酸镍用量改为5.3g，制得介孔氧化镍E。介孔氧化镍E灵敏度是20.9，响应时间14s，重复使用三十天，其气敏性能不衰减。[〇〇37] 实施例6:
[0038] —种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法，步骤余实施例1基本相同， 不同之处在于:十二烷基苯磺酸钠用量改为〇.8g，制得介孔氧化镍F。介孔氧化镍F灵敏度是 20.9，响应时间14s，重复使用三十天，其气敏性能不衰减。[〇〇39] 实施例7:
[0040] —种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法，步骤余实施例1基本相同， 不同之处在于:碳酸铵用量改为1.lg，制得介孔氧化镍G。介孔氧化镍G灵敏度是20.8，响应时间14s，重复使用三十天，其气敏性能不衰减。[〇〇41 ] 实施例8:
[0042] —种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法，步骤余实施例1相同，制得介孔氧化镍A。不同之处在于:介孔氧化镍的气敏性能测试中，将氨气浓度改为0.25ppm，介孔氧化镍A灵敏度是56.9，响应时间38s，重复使用三十天，其气敏性能不衰减。[〇〇43] 实施例9:
[0044]—种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法，步骤余实施例1基本相同， 不同之处在于:十二烷基苯磺酸钠用量改为1.2g，制得介孔氧化镍B。介孔氧化镍的气敏性能测试中，氨气浓度改为〇.25ppm，介孔氧化镍B灵敏度是57.1，响应时间38s，重复使用三十天，其气敏性能不衰减。
[0045]实施例10:
[0046]—种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法，步骤余实施例1基本相同， 不同之处在于:硝酸镍用量改为4.7g，制得介孔氧化镍C。介孔氧化镍的气敏性能测试中，氨气浓度改为〇.25ppm，介孔氧化镍C灵敏度是56.8，响应时间39s，重复使用三十天，其气敏性能不衰减。
[0047]实施例11:
[0048]—种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法，步骤余实施例1基本相同， 不同之处在于:碳酸铵用量改为〇.9g，制得介孔氧化镍D。介孔氧化镍的气敏性能测试中，氨气浓度改为〇.25ppm，介孔氧化镍D灵敏度是56.7，响应时间39s，重复使用三十天，其气敏性能不衰减。
[0049]实施例12:
[0050]—种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法，步骤余实施例1基本相同， 不同之处在于:硝酸镍用量改为5.3g，制得介孔氧化镍E。介孔氧化镍的气敏性能测试中，氨气浓度改为〇.25ppm，介孔氧化镍E灵敏度是56.8，响应时间38s，重复使用三十天，其气敏性能不衰减。
[0051]实施例13:
[0052]—种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法，步骤余实施例1基本相同， 不同之处在于:十二烷基苯磺酸钠用量改为〇.8g，制得介孔氧化镍F。介孔氧化镍的气敏性能测试中，氨气浓度改为〇.25ppm，介孔氧化镍F灵敏度是56.8，响应时间37s，重复使用三十天，其气敏性能不衰减。
[0053]实施例14:
[0054]—种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法，步骤余实施例1基本相同， 不同之处在于:碳酸铵用量改为l.lg，制得介孔氧化镍G。介孔氧化镍的气敏性能测试中，氨气浓度改为〇.25ppm，介孔氧化镍G灵敏度是57.0，响应时间39s，重复使用三十天，其气敏性能不衰减。
[0055]实施例15:
[0056]—种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法，步骤余实施例1相同，制得介孔氧化镍A。不同之处在于:介孔氧化镍的气敏性能测试中，将氨气浓度改为0.4ppm，介孔氧化镍A灵敏度是91.9，响应时间60s，重复使用三十天，其气敏性能不衰减。[〇〇57] 实施例16:
[0058]—种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法，步骤余实施例1基本相同， 不同之处在于:十二烷基苯磺酸钠用量改为1.2g，制得介孔氧化镍B。介孔氧化镍的气敏性能测试中，氨气浓度改为〇.4ppm，介孔氧化镍B灵敏度是91.8,响应时间60s，重复使用三十天，其气敏性能不衰减。
[0059]实施例17:
[0060]—种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法，步骤余实施例1基本相同， 不同之处在于:硝酸镍用量改为4.7g，制得介孔氧化镍C。介孔氧化镍的气敏性能测试中，氨气浓度改为〇.4ppm，介孔氧化镍C灵敏度是91.6，响应时间61 s，重复使用三十天，其气敏性能不衰减。
[0061]实施例18:
[0062]—种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法，步骤余实施例1基本相同， 不同之处在于:碳酸铵用量改为〇.9g，制得介孔氧化镍D。介孔氧化镍的气敏性能测试中，氨气浓度改为〇.4ppm，介孔氧化镍D灵敏度是91.7，响应时间60s，重复使用三十天，其气敏性能不衰减。
[0063]实施例19:
[0064]—种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法，步骤余实施例1基本相同， 不同之处在于:硝酸镍用量改为5.3g，制得介孔氧化镍E。介孔氧化镍的气敏性能测试中，氨气浓度改为〇.4ppm，介孔氧化镍E灵敏度是92.1，响应时间61 s，重复使用三十天，其气敏性能不衰减。
[0065]实施例20:
[0066]—种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法，步骤余实施例1基本相同， 不同之处在于:十二烷基苯磺酸钠用量改为〇.8g，制得介孔氧化镍F。介孔氧化镍的气敏性能测试中，氨气浓度改为〇.4ppm，介孔氧化镍F灵敏度是92.0，响应时间60s，重复使用三十天，其气敏性能不衰减。
[0067]实施例21:
[0068]—种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法，步骤余实施例1基本相同， 不同之处在于:碳酸铵用量改为l.lg，制得介孔氧化镍G。介孔氧化镍的气敏性能测试中，氨气浓度改为〇.4ppm，介孔氧化镍G灵敏度是91.6，响应时间61 s，重复使用三十天，其气敏性能不衰减。
【主权项】
1.一种具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的制备方法，其特征在于步骤如下:1)介孔氧化镍前驱体的合成在室温下将十二烷基苯磺酸钠和硝酸镍加入蒸馏水中搅拌均匀，再加入碳酸铵，搅拌 至溶液呈乳白色，上述溶液中pH值为9-10，继续搅拌6h后静置3h，之后进行抽滤，将滤饼于 120°C烘干6h得到白色粉末，十二烷基苯磺酸钠、硝酸镍、蒸馏水与碳酸铵的质量比为0.8-1.2:4.7-5.3:100:0.9-1.1；2)介孔氧化镍的合成室温下将上述制备介孔氧化镍前驱体于550°C煅烧4h，冷却至室温，制得介孔氧化镍。2.—种权利要求1所制备的具有优异氨气气敏性能的介孔氧化镍的应用，其特征在于 用于在线氨气监测，介孔氧化镍的气敏性能测试的具体步骤如下:1)分别通入不同浓度的氨气，测试介孔氧化镍对于浓度为0.1-0.4ppm的氨气的灵敏 度；2)通入浓度为0.1-0.4ppm的氨气，测试介孔氧化镍的响应时间；3)30天重复使用介孔氧化镍，考察介孔氧化镍的长期稳定性。
【文档编号】G01N27/26GK106018507SQ201610321095
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】朱振, 尹美琳
【申请人】天津理工大学