专利名称：三甲胺气敏传感器及其制备方法
三甲胺气敏传感器及其制备方法技术领域
本发明属于微量气体检测技术领域，涉及三甲胺气敏传感器及其制备方法。
背景技术：
三甲胺是国家恶臭污染控制的主要对象之一，鱼类体内蛋白质分解时产生的主要气体，三甲胺含量已成为当今水产品新鲜度的重要指标。
水产品新鲜度的评价，在国内正处于探索研究阶段，尚未产业化。国内对于三甲胺气体的探测方法包括气相色谱法、离子色谱法、高效液相色谱法等。这些方法处理程序复杂，耗时且需昂贵的设备。此外，水产品变质释放三甲胺气体是一个缓慢的过程，因此研究一种简便、灵敏、快速、直观、准确、经济的三甲胺气敏传感器将会有很大的市场前景。
现今国内外的气敏传感器大多以金属氧化物半导体Sn02、ZnO> Fe2O3为气敏材料， 尤其是SnO2以其高稳定性和灵敏度，成为研究最广泛的气敏材料。但是现有的三甲胺气敏传感器仍存在灵敏度差，分辨率低，响应时间长等缺点，因此对SnO2气敏材料进行改进，以提高它的气敏特性是本领域中非常重要的研究课题。发明内容
本发明的目的是针对上述不足，提供一种检测灵敏度好，分辨率高，响应时间短的三甲胺气敏传感器，本发明还提供了它的制备方法。
上述目的是通过以下技术方案实现的
—种三甲胺气敏传感器，包括气敏电极管，所述气敏电极管以Al2O3陶瓷管为载体，以纳米SnO2为气敏材料，所述气敏材料中含有占SnO2摩尔质量O. 5^5%的Eu3+或La3+。
优选的，所述气敏材料中含有占SnO2摩尔质量2 3%的Eu3+或La3+。
最佳的，所述气敏材料中含有占SnO2摩尔质量2. 5%的Eu3+或La3+。
所述三甲胺气敏传感器的制备方法是
方法一先用水热法制备纳米SnO2，再掺杂一定量的稀土元素制备气敏材料，再将气敏材料涂敷在Al2O3陶瓷管表面制成气敏电极管，最后制成三甲胺气敏传感器，具体步骤为
I)纳米SnO2的制备将SnCl4与蔗糖溶于水中并在15(T200°C条件下恒温反应 Γ24小时，将反应产物在45(T550°C下烧结2 4小时，然后冷却，研磨得到珊瑚状的纳米 SnO2 ；
2)气敏材料的制备向纳米SnO2中加入Eu3+或La3+的乙醇溶液，研磨成糊状，所述Eu3+或La3+的摩尔质量为SnO2的O. 5 5% ；
3)气敏电极管的制备将糊状气敏材料均匀涂敷在Al2O3陶瓷管表面，40(T500°C 退火处理2 4小时；
4)对气敏电极管进行焊接，电老化，封装，制得三甲胺气敏传感器。
方法二 在水热法制备`纳米SnO2的过程中掺杂稀土离子一步制成气敏材料，再将气敏材料涂敷在Al2O3陶瓷管表面制成气敏电极管，最后制成三甲胺气敏传感器，具体步骤为。
I)气敏材料的制备将SnCl4与蔗糖溶于水中，按理论制得SnO2摩尔量的O. 5°/Γ5% 掺加Eu3+或La3+，并在15(T200°C条件下恒温反应4 24小时，将反应产物在45(T550°C下烧结2 4小时，然后冷却，研磨得到糊状的气敏材料。
2)气敏电极管的制备将糊状气敏材料均匀涂敷在Al2O3陶瓷管表面，40(T500°C 退火处理2 4小时；
3)对气敏电极管进行焊接，电老化，封装，制得三甲胺气敏传感器。
优选的，所述Eu3+或La3+的摩尔质量为SnO2的2 3%。
最佳的，所述Eu3+或La3+的摩尔质量为SnO2的2. 5%。
本发明采用溶胶-凝胶法制得珊瑚状的纳米SnO2,该纳米SnO2材料以四方晶型 SnO2相为主，粒径5 100nm。本发明制得的气敏材料具备纳米材料的量子效应、自催化活性、 表面效应等特点，用它制成的三甲胺气敏传感器在检测三甲胺气体时具有灵敏度和分辨率高，抗干扰性强，响应与恢复时间短，工作温度低等优点，可用于三甲胺气体污染的检测。
具体实施方式
实施例1
一种三甲胺气敏传感器，包括气敏电极管，所述气敏电极管以Al2O3陶瓷管为载体，以纳米SnO2为气敏材料,所述气敏材料中含有占SnO2摩尔质量2. 5%的Eu3+。
制备步骤如下
I)纳米SnO2的制备称取3. 5060g的SnCl4 · 5H20和6. 8458g的蔗糖溶解于二次蒸馏水中，配制成70mL的混合澄清溶液。将该溶液转入聚四氟乙烯内衬的反应釜里面，盖紧后升温到180°C，恒温反应12h后取出，自然冷却。打开反应釜，取出内衬，倒出所得黑色反应物，用无水乙醇和蒸馏水分别洗涤多次(以AgNO3溶液检测无残余Cl-)，将黑色产物干燥后在马弗炉中加热到500°C后烧结3h，冷却后玛瑙研磨得到珊瑚状的纳米Sn02。
2)气敏材料的制备配制O. 0166mol -Γ1的EuCl3乙醇溶液，加入到上述珊瑚状纳米SnO2中，使加入的Eu3+的摩尔质量为SnO2的2. 5%，精细研磨后调成糊状。
3)气敏电极管的制备将糊状气敏材料均匀涂敷在Al2O3陶瓷管表面，450°C退火处理3h。所述的Al2O3陶瓷管的内径为O. 8mm,外径为1. 2mm、长4mm,两端为Au电极。
4)最后按旁热式结构气敏传感器的传统制备工艺对气敏电极管进行焊接，电老化，封装，制得三甲胺气敏传感器。
实施例2
一种三甲胺气敏传感器，包括气敏电极管，所述气敏电极管以Al2O3陶瓷管为载体，以纳米SnO2为气敏材料,所述气敏材料中含有占SnO2摩尔质量2%的La3+。
制备步骤如下
I)气敏材料的制备称取17. 53g的SnCl4 ·5Η20和34. 23g的蔗糖，SnCl4 ·5Η20与蔗糖的摩尔比为I 2，称取O. 433g的La (NO3) 3使最终L a2O3和SnO2的摩尔比为2%，在搅拌条件下溶解于400mL 二次蒸馏水中。将该溶液装入设有聚四氟乙烯内衬的反应釜里面，盖紧后升温到150°C，恒温反应24h后取出，自然冷却。打开反应釜，取出内衬，倒出所得黑色反应物，用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤两次，将黑色产物干燥后在马弗炉中加热到450°C后 烧结4h，冷却后玛瑙研磨得到糊状的气敏材料。
2)气敏电极管的制备将糊状气敏材料均匀涂敷在Al2O3陶瓷管表面，500°C退火 处理2小时。
3)最后按旁热式结构气敏传感器的传统制备工艺对气敏电极管进行焊接，电老 化，封装，制得三甲胺气敏传感器。
实施例3
—种三甲胺气敏传感器，包括气敏电极管，所述气敏电极管以Al2O3陶瓷管为载 体，以纳米SnO2为气敏材料,所述气敏材料中含有占SnO2摩尔质量3%的Eu3+。
制备步骤如下
I)纳米SnO2的制备称取35. 060g的SnCl4 · 5H20和68. 458g的蔗糖溶解于二次 蒸馏水中，配制成IOOOmL的混合澄清溶液。将该溶液装入设有聚四氟乙烯内衬的反应釜 里面，盖紧后升温到200°C，恒温反应4h后取出，自然冷却。打开反应釜，取出内衬，倒出所 得黑色反应物，用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤三次，将黑色产物干燥后在马弗炉中加热到 550°C后烧结2h，冷却后玛瑙研磨得到珊瑚状纳米Sn02。
2)气敏材料的制备配制O. 0166mol吨―1的Eu(ClO4)3乙醇溶液，加入到上述纳米 SnO2中，使加入的Eu3+的摩尔质量为SnO2的3%，精细研磨后调成糊状。
3)气敏电极管的制备将糊状气敏材料均匀涂敷在Al2O3陶瓷管表面，400°C退火 处理4小时。
4)最后按旁热式结构气敏传感器的传统制备工艺对气敏电极管进行焊接，电老 化，封装，制得三甲胺气敏传感器。
实施例4
一种三甲胺气敏传感器，制备方法与实施例1相同，所不同的是向珊瑚状纳米SnO2 中加入的是Eu(NO3)3, Eu3+的摩尔质量为SnO2的O. 5%。
实施例5
—种三甲胺气敏传感器，制备方法与实施例1相同，所不同的是向珊瑚状纳米SnO2 中加入的是LaCl3，加入的La3+的摩尔质量为SnO2的5%。
本发明实施例f 5的三甲胺气敏传感器的主要技术指标如下
权利要求
1.一种三甲胺气敏传感器，包括气敏电极管，所述气敏电极管以Al2O3陶瓷管为载体， 以纳米SnO2为气敏材料，其特征在于所述气敏材料中含有占SnO2摩尔质量O. 5^5%的Eu3+ 或 La3+。
2.根据权利要求1所述的三甲胺气敏传感器，其特征在于所述气敏材料中含有占 SnO2摩尔质量2 3%的Eu3+或La3+。
3.根据权利要求1或2所述的三甲胺气敏传感器，其特征在于所述气敏材料中含有占SnO2摩尔质量2. 5%的Eu3+或La3+。
4.一种三甲胺气敏传感器的制备方法，包括以下步骤1)纳米SnO2的制备将SnCl4与蔗糖溶于水中并在15(T200°C条件下恒温反应4 24小时，将反应产物在45(T550°C下烧结2 4小时，然后冷却，研磨得到珊瑚状的纳米SnO2 ；2)气敏材料的制备向纳米SnO2中加入Eu3+或La3+的乙醇溶液，研磨成糊状，所述Eu3+ 或La3+的摩尔质量为SnO2的O. 5 5% ；3)气敏电极管的制备将糊状的气敏材料均匀涂敷在Al2O3陶瓷管表面，40(T500°C退火处理2 4小时；4)对气敏电极管进行焊接，电老化，封装，制得三甲胺气敏传感器。
5.根据权利要求4所述的三甲胺气敏传感器的制备方法。其特征在于所述Eu3+或 La3+的摩尔质量为SnO2的2 3%。
6.根据权利要求4或5所述的三甲胺气敏传感器的制备方法。其特征在于所述Eu3+ 或La3+的摩尔质量为SnO2的2. 5%。
全文摘要
本发明公开了一种三甲胺气敏传感器，包括气敏电极管，所述气敏电极管以Al2O3陶瓷管为载体，以纳米SnO2为气敏材料，所述气敏材料中含有占SnO2摩尔质量0.5~5%的Eu3+或La3+。本发明还公开了三甲胺气敏传感器的制备方法，包括珊瑚状纳米SnO2的制备、气敏材料的制备、气敏电极管的制备等步骤。本发明制得的气敏材料具备纳米材料的量子效应、自催化活性、表面效应等特点，用它制成的三甲胺气敏传感器在检测三甲胺气体时具有灵敏度和分辨率高，抗干扰性强，响应与恢复时间短，工作温度低等优点，可用于三甲胺气体污染的检测。
文档编号G01N27/00GK103063705SQ20121056978
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者瞿阳, 王慧, 陈浩, 薛爱芳 申请人:华中农业大学