一种碳酰氟高响应的气敏材料及制备方法和应用、传感器与流程

本申请属于气体检测，尤其涉及一种碳酰氟高响应的气敏材料及制备方法和应用、传感器。

背景技术：

1、全氟异丁腈(c4f7n)因其良好的绝缘性能和环境友好性，开始作为六氟化硫(sf6)气体的替代气体，应用在电气设备绝缘领域。

2、在实际应用中，由于电气设备中存在的微量水和氧气，且电气设备内部可能发生放电或过热故障，全氟异丁腈会发生不同程度的分解，产生碳酰氟(cof2)等分解气体，全氟异丁腈分解会大大降低气体的绝缘性能，导致电气设备故障，甚至威胁电网的稳定运行。此外，碳酰氟气体具有生物毒性，可能危及现场人员的安全，因此有必要制备合适的传感器来监测这些气体的存在。

3、电阻式气敏传感器中的气敏材料在吸附某种气体后，其电阻会发生变化，从而实现某种气体的检测；电阻式气敏传感器具有寿命长、成本低廉、检测速度快、体积小和测量系统简单的优点，是目前较常用的检测体分解组分的常见方法。但是，目前电阻式气敏传感器通常是针对全氟异丁腈气体的检测，对全氟异丁腈气体分解组分碳酰氟检测的传感器研究较少，缺乏用于检测碳酰氟的气敏材料。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供了一种碳酰氟高响应的气敏材料及制备方法和应用、传感器，用于解决现有技术中缺乏用于检测碳酰氟气敏材料的技术问题。

2、本申请第一方面提供了一种碳酰氟高响应的气敏材料，包括au掺杂的sno2微米颗粒。

3、优选的，所述au掺杂的sno2微米颗粒中au和sno2的质量比为1～10:100。

4、优选的，所述au掺杂的sno2微米颗粒中au和sno2的质量比为5:100。

5、优选的，所述au掺杂的sno2微米颗粒的粒径为1～20μm。

6、本申请第二方面提供了一种碳酰氟高响应的气敏材料的制备方法，用于制备第一方面所述碳酰氟高响应的气敏材料；制备方法包括步骤：

7、步骤a1、将孟加拉豆水浸泡液、四氯化锡水溶液、四氯金酸搅拌混合后离心，过滤获得au掺杂的sno2微米颗粒前驱体；

8、步骤a2、将au掺杂的sno2微米颗粒前驱体煅烧，得到au掺杂的sno2微米颗粒。

9、优选的，步骤a1中，所述孟加拉豆水浸泡液、四氯化锡水溶液的体积比为1:1～3；

10、所述四氯化锡水溶液中的锡原子和四氯金酸中的金原子的摩尔比为66:0.5～5。

11、优选的，所述四氯化锡水溶液中的锡原子和四氯金酸中的金原子的摩尔比为66:2.5。

12、优选的，步骤a2中，所述煅烧的时间为500～700℃，时间为4～8h。

13、本申请第三方面提供了一种气敏传感器，包括第一方面所述碳酰氟高响应的气敏材料和电阻检测装置；

14、所述碳酰氟高响应的气敏材料涂覆在电阻检测装置表面。

15、优选的，所述电阻检测装置为叉指电极。

16、本申请第四方面提供了第三方面所述气敏传感器在电气设备在线监测碳酰氟的应用。

17、优选的，所述应用具体包括：

18、步骤b1、将电阻检测装置获取的碳酰氟高响应的气敏材料的电阻值输入碳酰氟响应度计算公式，得到碳酰氟响应度；

19、步骤b2、将获取的碳酰氟响应度输入碳酰氟响应度和碳酰氟浓度的线性关系式，得到碳酰氟浓度。

20、优选的，步骤b1中，所述碳酰氟响应度计算公式为:s＝rg-r0/r0，式中，r0表示通入碳酰氟气体前的电阻值，rg为通入碳酰氟气体后的电阻值，s为碳酰氟响应度；

21、步骤b2中，所述碳酰氟响应度和碳酰氟浓度的线性关系式为:y＝1.998x-6.055，式中，y为碳酰氟响应度，x为碳酰氟浓度。

22、本申请提供的碳酰氟高响应的气敏材料对电气设备中的全氟异丁腈气体分解组分碳酰氟，具有高选择性和高响应性，在吸附全氟异丁腈气体分解组分碳酰氟后，叉指电极会显示其电阻增加，并且和碳酰氟浓度呈线性关系，因此，实现了对电气设备中全氟异丁腈气体分解组分碳酰氟进行在线监测。

23、综上所述，本申请提供了一种碳酰氟高响应的气敏材料及制备方法和应用、传感器，本申请提供的碳酰氟高响应的气敏材料为au掺杂的sno2微米颗粒，au掺杂的sno2微米颗粒和碳酰氟气体(cof2)中f原子接触后，电荷转移量和吸附能都为负值，说明au掺杂的sno2微米颗粒和碳酰氟气体接触后发生的吸附范围为稳定的吸附模型，吸附过程为放热反应，吸附过程中碳酰氟气体气体分子得到电子，而au掺杂的sno2微米颗粒表面失去电子，并且与单纯的sno2微米颗粒相比，au掺杂后，其吸附能进一步降低，这说明au能发挥催化作用，使吸附效果更强，进一步缩短了最终传感器的响应和恢复时间；同时，au掺杂的sno2微米颗粒吸附碳酰氟气体后，其电阻增加，且电阻值的变化率和碳酰氟气体呈线性关系，这说明了本申请提供的au掺杂的sno2微米颗粒可用于碳酰氟气体浓度的检测，解决了现有技术中缺乏用于检测碳酰氟气敏材料的技术问题。

技术特征：

1.一种碳酰氟高响应的气敏材料，其特征在于，包括au掺杂的sno2微米颗粒。

2.根据权利要求1所述的一种碳酰氟高响应的气敏材料，其特征在于，所述au掺杂的sno2微米颗粒中au和sno2的质量比为1～10:100。

3.根据权利要求1所述的一种碳酰氟高响应的气敏材料，其特征在于，所述au掺杂的sno2微米颗粒的粒径为1～20μm。

4.权利要求1-3任一项所述的一种碳酰氟高响应的气敏材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

5.根据权利要求4所述的一种碳酰氟高响应的气敏材料的制备方法，其特征在于，步骤a1中，所述孟加拉豆水浸泡液、四氯化锡水溶液的体积比为1:1～3；

6.一种气敏传感器，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的一种碳酰氟高响应的气敏材料和电阻检测装置；

7.根据权利要求6所述的一种气敏传感器，其特征在于，所述电阻检测装置为叉指电极。

8.权利要求6-7任一项所述的气敏传感器在电气设备在线监测碳酰氟的应用。

9.根据权利要求8所述的气敏传感器在电气设备在线监测碳酰氟的应用，其特征在于，所述应用具体包括：

10.根据权利要求9所述的气敏传感器在电气设备在线监测碳酰氟的应用，其特征在于，步骤b1中，所述碳酰氟响应度计算公式为:s＝rg-r0/r0，式中，r0表示通入碳酰氟气体前的电阻值，rg为通入碳酰氟气体后的电阻值，s为碳酰氟响应度；

技术总结
本申请属于气体检测技术领域，尤其涉及一种碳酰氟高响应的气敏材料及制备方法和应用、传感器，本申请提供的碳酰氟高响应的气敏材料和酰氟(COF<subgt;2</subgt;)气体接触后，电子从Au掺杂的SnO<subgt;2</subgt;微米颗粒转移到碳酰氟气体分子，为放热反应，Au掺杂的SnO<subgt;2</subgt;微米颗粒和碳酰氟气体能发生较强的吸附，Au掺杂的SnO<subgt;2</subgt;微米颗粒的电阻增加，同时，电阻的变化和碳酰氟气体浓度呈线性关系，从而解决了现有技术中缺乏用于检测碳酰氟气敏材料的技术问题。

技术研发人员：唐念,王邸博,张曼君,罗颜,李丽,卓然,孙东伟,傅明利,黎晓淀
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11