[0004] 本发明专利的目的在于提供一种高灵敏度的电传感器,其特征在于该传感器通过以下方法制得:
[0005] 步骤一、制备铁酸镍石墨烯复合材料,具体步骤如下:
[0006] (a)氧化石墨烯的制备:将石墨粉和高锰酸钾放入器皿中,加入混合酸中,该混合酸为浓硫酸和浓磷酸混合液,30-50℃下反应15-20h,之后迅速的将器皿放入冰水浴中,在器皿中加入体积为混合酸体积1/10的过氧化氢,磁力搅拌0.5-2h,之后将离心分离后的产物用乙醇离心洗涤3-5遍后将最终的产物在35℃下真空干燥,制得氧化石墨烯固体粉末;
[0007] (b)首先将氧化石墨烯固体粉末超声分散在二甲基甲酰胺水溶液中,超声分散15-25min,之后在40-50℃的温度下再次超声分散15-20min,之后加入硼氢化钠,在85-90℃反应15-20h后离心用水洗涤至中性,之后再50-60℃下真空干燥,得到还原的氧化石墨烯;
[0008] (c)将所制备的还原的氧化石墨烯,超声分散到无水乙醇中,依次加入0.2mol/mL的Fe(NO3)3水溶液、0.2mol/L Ni(NO3)2水溶液和氨水,再70-80℃下搅拌15-20h,然后转移至高压反应釜中,于120℃下反应1-2h,之后升温至150℃下反应1-2h,再次升温至200℃下反应10-20min,之后降温至170℃下反应2-3h,最后冷却至室温后,离心分离,将固体置于50℃真空干燥箱中烘干,即得铁酸镍石墨烯复合材料;
[0009] 步骤二,Cu-TiO2的制备
[0010] 在50-60℃的水浴条件下,向氢氟酸溶液中加入硫酸铜和钛酸四丁酯的混合液,搅拌的时间为50-70min,在100-150℃下反应2-5h,升温至180-200℃下反应15-20h,冷却至室温后,用去离子水和无水乙醇离心洗涤至中性后于50℃下真空干燥,将干燥后的固体研磨成粉末;
[0011] 步骤三,传感器的制备:
[0012] 将步骤一和步骤二所制得的铁酸镍石墨烯复合材料和Cu-TiO2加入至乙醇水溶液中进行磁力搅拌20-30min,制得悬浊液,将其滴加到覆盖至绝缘陶瓷管表面,室温真空干燥,既可以得到传感器。
[0013] 步骤一(a)中所述石墨粉:高锰酸钾的质量比为1-3:5-15,石墨粉和混合酸的质量体积比为1-3:60-80(g/ml);所述混合酸为浓硫酸和浓磷酸的混合物,所述浓硫酸和浓磷酸的体积比为10:1,所述浓硫酸的密度为1.84g/ml,浓磷酸的密度为1.12g/ml。
[0014] 步骤一(b)中所述二甲基甲酰胺水溶液的溶度为10%,所述氧化石墨烯和二甲基甲酰胺水溶液的质量体积比为1-5:100-150(g/ml);所述氧化石墨烯与硼氢化钠的质量比为1-3:3-4。
[0015] 步骤一(c)中所述还原的氧化石墨烯和无水乙醇的质量体积比为1-3:150-300(g/ml);无水乙醇、Fe(NO3)3、Ni(NO3)2、和氨水的体积比为150-300:30-70:20-50:70-100。
[0016] 步骤二中所述氢氟酸溶液、硫酸铜和钛酸四丁酯的质量比为30-60:0.5-1:3-6。
[0017] 步骤三中所述铁酸镍石墨烯复合材料、Cu-TiO2和乙醇水溶液的质量比为1-2:2-3:10-15。
[0018] 步骤三中然后,可将陶瓷管的铂丝和加热丝与探测器底座进行焊接。
[0019] 有益效果:
[0020] 1、经过大量的研究发现经过步骤一(b)将石墨烯在不同的温度下分散二甲基甲酰胺水溶液中,能够更加有效的分散具有较少的团聚,相较于采用相同温度下进行分散的团聚量较少8-12%;
[0021] 2、通过Cu-TiO2的制备,充分利用了铜的金属表面等离子体作用,有效的增强了材料的基质共振能力转移能力,解决了二氧化钛比表面积大,适合电传感器,但是电致化学发光型号不稳定的问题,极大地增大了二氧化钛的高能晶面的暴露,电子传递和充分分散,极大的增大了电化学发光强度;
[0022] 3、石墨烯复合材料为金属提供了良好的固定环境,提高了传感器的稳定性,形成了完美的到导电网络,可以缩短电子和离子运输的途径,提高电子传递速度,构建的电传感器具有相应速度快,灵敏度高,稳定性好,检测线宽的特性。
[0023] 下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。
[0024] 一种电传感器,其特征在于该传感器通过以下方法制得:
[0025] 步骤一、制备铁酸镍石墨烯复合材料,具体步骤如下:
[0026] (a)氧化石墨烯的制备:将石墨粉和高锰酸钾放入器皿中,加入混合酸中,该混合酸为浓硫酸和浓磷酸混合液,30-50℃下反应15-20h,之后迅速的将器皿放入冰水浴中,在器皿中加入体积为混合酸体积1/10的过氧化氢,磁力搅拌0.5-2h,之后将离心分离后的产物用乙醇离心洗涤3-5遍后将最终的产物在35℃下真空干燥,制得氧化石墨烯固体粉末;
[0027] (b)首先将氧化石墨烯固体粉末超声分散在二甲基甲酰胺水溶液中,超声分散15-25min,之后在40-50℃的温度下再次超声分散15-20min,之后加入硼氢化钠,在85-90℃反应15-20h后离心用水洗涤至中性,之后再50-60℃下真空干燥,得到还原的氧化石墨烯;
[0028] (c)将所制备的还原的氧化石墨烯,超声分散到无水乙醇中,依次加入0.2mol/mL的Fe(NO3)3水溶液、0.2mol/L Ni(NO3)2水溶液和氨水,再70-80℃下搅拌15-20h,然后转移至高压反应釜中,于120℃下反应1-2h,之后升温至150℃下反应1-2h,再次升温至200℃下反应10-20min,之后降温至170℃下反应2-3h,最后冷却至室温后,离心分离,将固体置于50℃真空干燥箱中烘干,即得铁酸镍石墨烯复合材料;
[0029] 步骤二,Cu-TiO2的制备
[0030] 在50-60℃的水浴条件下,向氢氟酸溶液中加入硫酸铜和钛酸四丁酯的混合液,搅拌的时间为50-70min,在100-150℃下反应2-5h,升温至180-200℃下反应15-20h,冷却至室温后,用去离子水和无水乙醇离心洗涤至中性后于50℃下真空干燥,将干燥后的固体研磨成粉末;
[0031] 步骤三,传感器的制备:
[0032] 将步骤一和步骤二所制得的铁酸镍石墨烯复合材料和Cu-TiO2加入至乙醇水溶液中进行磁力搅拌20-30min,制得悬浊液,将其滴加到覆盖至绝缘陶瓷管表面,室温真空干燥,既可以得到传感器。
[0033] 步骤一(a)中所述石墨粉:高锰酸钾的质量比为1-3:5-15,优选2:10,石墨粉和混合酸的质量体积比为1-3:60-80(g/ml),优选2.5-70;所述混合酸为浓硫酸和浓磷酸的混合物,所述浓硫酸和浓磷酸的体积比为10:1,所述浓硫酸的密度为1.84g/ml,浓磷酸的密度为1.12g/ml。
[0034] 步骤一(b)中所述二甲基甲酰胺水溶液的溶度为10%,所述氧化石墨烯和二甲基甲酰胺水溶液的质量体积比为1-5:100-150(g/ml),优选3.5:120;所述氧化石墨烯与硼氢化钠的质量比为1-3:3-4,优选2.5:3.5。
[0035] 步骤一(c)中所述石墨烯和无水乙醇的质量体积比为1-3:150-300(g/ml),优选2:200;无水乙醇、Fe(NO3)3、Ni(NO3)2、和氨水的体积比为150-300:30-70:20-50:70-100,优选
230:55:40:85。
[0036] 步骤二中所述氢氟酸溶液、硫酸铜和钛酸四丁酯的质量比为30-60:0.5-1:3-6,优选40:0.7:4。
[0037] 步骤三中所述铁酸镍石墨烯复合材料、Cu-TiO2和乙醇水溶液的质量比为1-2:2-3:10-15,优选1.6:2.7:14。
[0038] 步骤三中然后,可将陶瓷管的铂丝以和加热丝与探测器底座进行焊接。
[0039] 所制得的电传感器对于SO2F2的检测范围是2.7-200ppm,检测极限为2.7ppm;
[0040] 所制得的电传感器对于甲苯气体的检测极限为0.0006mg/m3;对于二氧化氮气体3
的检测极限为0.0007mg/m。
[0041] 应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。