阅读说明：本技术 对三甲胺敏感的复合氧化物气敏材料 (Composite oxide gas-sensitive material sensitive to trimethylamine ) 是由 李欣 孙继波 王庆峰 雷红卫 任浩 常鑫晨 张龙 于 2019-09-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种对三甲胺敏感的复合氧化物气敏材料,该复合氧化物气敏材料由MoO<Sub>3</Sub>、Fe<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>和SnO<Sub>2</Sub>构成,可以用作三甲胺的敏感材料用于作三甲胺检测器。所述复合氧化物气敏材料对三甲胺有较高的灵敏性,准确度高,响应时间更短。同时该复合氧化物气敏材料制备方法工艺简单,用量价格低廉,适合大规模工业化生产。(The invention discloses a trimethylamine-sensitive composite oxide gas-sensitive material, which is prepared from MoO 3 、Fe 2 O 3 And SnO 2 The sensor can be used as a sensitive material of trimethylamine for a trimethylamine detector. The composite oxide gas-sensitive material has higher sensitivity to trimethylamine, high accuracy and shorter response time. Meanwhile, the preparation method of the composite oxide gas-sensitive material is simple in process, low in dosage price and suitable for large scalesAnd (5) performing industrial production.)

对三甲胺敏感的复合氧化物气敏材料

技术领域

本发明属于工业传感器材料领域，具体而言，涉及一种对三甲胺敏感的复合氧化物气敏材料，该复合氧化物气敏材料由MoO₃、Fe₂O₃和SnO₂构成，可以用作三甲胺的敏感材料用于作三甲胺检测器。

背景技术

三甲胺为常见主要气体污染物之一，易燃易爆，其蒸气与空气可形成***性混合物。遇明火、高热易引起燃烧***。受热分解产生有毒的烟气。与氧化剂接触会猛烈反应。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。对人体的主要危害是对眼、鼻、咽喉和呼吸道的刺激作用。浓三甲胺水溶液能引起皮肤剧烈的烧灼感和潮红，洗去溶液后皮肤上仍可残留点状出血。长期接触感到眼、鼻、咽喉干燥不适。鱼类产品的腥味主要来源于三甲胺，因此检测鱼新鲜度的气体传感器即是通过检测三甲胺来实现的。因此，对三甲胺浓度的准确检测具有重要意义。目前三甲胺的检测方法有很多种，例如，离子色谱法、高效色谱法等。但这些方法都离不开对三甲胺高度敏感的气敏材料的应用。为了进一步提高检测准确性和精度。有必要开发对三甲胺具有更高灵敏度的气敏材料。

发明内容

针对现有技术存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种对三甲胺具有高灵敏度的复合氧化物气敏材料，所述气敏材料可以用于制备三甲胺检测器，可以实现快速、高精度、高准确度地测定空气中微量三甲胺的浓度，同时不受其他共存物的干扰。

根据本发明的所述复合氧化物气敏材料由MoO₃、Fe₂O₃和SnO₂构成，三种物质的重量比为3-6:3-9:1，优选为3-4:3-5:1，更优选为3:5:1，并且所述复合氧化物气敏材料由如下方法制备得到：

1)将钼酸铵和铁盐溶解在去离子水中，搅拌条件下滴加氨水调节溶液pH值至6.7-8.3之间，继续搅拌6-12小时，然后静置沉降后过滤，滤饼经过去离子水洗涤3次，然后置于烘箱中，以每分钟升温6℃的速度升温至700℃，然后保温2-4小时，冷却至室温，然后充分研磨，得到MoO₃和Fe₂O₃复合纳米颗粒；

2)将SnCl₄溶于去离子水中，形成溶液，然后将步骤1)得到的MoO₃和Fe₂O₃复合纳米颗粒加入该SnCl₄溶液中，搅拌条件下滴加氨水调节溶液pH值至7.5-9.4之间，继续搅拌4-6小时，然后静置沉降后过滤，滤饼经过去离子水洗涤3次，然后置于烘箱中，以每分钟升温6℃的速度升温至450℃，然后保温2-4小时，冷却至室温，然后充分研磨，得到由MoO₃、Fe₂O₃和SnO₂构成的复合氧化物气敏材料。

优选地，按照MoO₃和Fe₂O₃计，步骤1)中钼酸铵和铁盐的加入量的重量比例为1:0.5至1:3。

优选地，步骤1)中所述铁盐选自氯化铁或硝酸铁的无水物或含有结晶水的水合物。

优选地，步骤2)中按照SnO₂与MoO₃和Fe₂O₃两者的总重量计，SnCl₄的加入量为使MoO₃、Fe₂O₃和SnO₂三种物质的重量比为3-6:3-9:1。

优选地，步骤2)中氨水的滴加速度控制为0.5滴/秒至1.5滴/秒。

优选地，步骤2)中得到的复合氧化物气敏材料的粒径为20nm至35nm之间。

根据本发明的另一个方面，提供了一种采用根据本发明制备的所述复合氧化物气敏材料的三甲胺检测器。

有益效果

根据本发明制备的复合氧化物气敏材料对三甲胺有较高的灵敏性，准确度高，响应时间更短。同时该复合氧化物气敏材料制备方法工艺简单，用量价格低廉，适合大规模工业化生产。

具体实施方式

以下，将详细地描述本发明。在进行描述之前，应当理解的是，在本说明书和所附的权利要求书中使用的术语不应解释为限制于一般含义和字典含义，而应当在允许发明人适当定义术语以进行最佳解释的原则的基础上，根据与本发明的技术方面相应的含义和概念进行解释。因此，这里提出的描述仅仅是出于举例说明目的的优选实例，并非意图限制本发明的范围，从而应当理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以由其获得其他等价方式或改进方式。

根据本发明的所述复合氧化物气敏材料由MoO₃、Fe₂O₃和SnO₂构成，三种物质的重量比为3-6:3-9:1，优选为3-4:3-5:1，更优选为3:5:1，当各种物质的比例在此范围内时，作为三甲胺的气敏材料具有优异的灵敏度和选择性。

所述复合氧化物气敏材料的制备方法包括以下步骤：

1)将钼酸铵和铁盐溶解在去离子水中，搅拌条件下滴加氨水调节溶液pH值至6.7-8.3之间，继续搅拌6-12小时，然后静置沉降后过滤，滤饼经过去离子水洗涤3次，然后置于烘箱中，以每分钟升温6℃的速度升温至700℃，然后保温2-4小时，冷却至室温，然后充分研磨，得到MoO₃和Fe₂O₃复合纳米颗粒；

2)将SnCl₄溶于去离子水中，形成溶液，然后将步骤1)得到的MoO₃和Fe₂O₃复合纳米颗粒加入该SnCl₄溶液中，搅拌条件下滴加氨水调节溶液pH值至7.5-9.4之间，继续搅拌4-6小时，然后静置沉降后过滤，滤饼经过去离子水洗涤3次，然后置于烘箱中，以每分钟升温6℃的速度升温至450℃，然后保温2-4小时，冷却至室温，然后充分研磨，得到由MoO₃、Fe₂O₃和SnO₂构成的复合氧化物气敏材料。

优选地，按照MoO₃和Fe₂O₃计，步骤1)中钼酸铵和铁盐的加入量的重量比例为1:0.5至1:3。当钼酸铵和铁盐的比例控制在该范围内时，可以有效提高所述复合氧化物气敏材料的灵敏度、响应时间和准确性等性能。

优选地，步骤2)中按照SnO₂与MoO₃和Fe₂O₃两者的总重量计，SnCl₄的加入量为使MoO₃、Fe₂O₃和SnO₂三种物质的重量比为3-6:3-9:1，优选为3-4:3-5:1，更优选为3:5:1。当上述三种物质的重量比例控制在该范围内时，可以使所述复合氧化物气敏材料的性能最优化。

另外，发明人发现步骤2)中氨水的滴加速度对最终产品的性能也有一定影响，例如将氨水的滴加速度控制为0.5滴/秒至1.5滴/秒，可以使所述复合氧化物气敏材料的性能最优化，如果过慢或过快，则最终产品的性能不佳，这可能是由于SnCl₄在氨水的作用下絮凝速度不同，导致在MoO₃和Fe₂O₃复合纳米颗粒上的附着不够均匀或在后续的煅烧过程中引起SnO₂的过度生长。

以下实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。除非特别说明，以下实施例中使用的试剂和仪器均为市售可得产品。

实施例1

1)将约15.11g钼酸铵和约37.46g的FeCl₃溶解在150ml去离子水中，搅拌条件下滴加氨水调节溶液pH值至7.5，继续搅拌6小时，然后静置沉降后过滤，滤饼经过去离子水洗涤3次，然后置于烘箱中，以每分钟升温6℃的速度升温至700℃，然后保温3小时，冷却至室温，然后充分研磨，得到MoO₃和Fe₂O₃复合纳米颗粒；

2)将约6.40g的SnCl₄溶于200ml去离子水中形成溶液，然后将步骤1)得到的MoO₃和Fe₂O₃复合纳米颗粒加入该SnCl₄溶液中，搅拌条件下以1滴/秒的速度滴加氨水调节溶液pH值至8.7，继续搅拌6小时，然后静置沉降后过滤，滤饼经过去离子水洗涤3次，然后置于烘箱中，以每分钟升温6℃的速度升温至450℃，然后保温2-4小时，冷却至室温，然后充分研磨，得到由MoO₃、Fe₂O₃和SnO₂构成的复合氧化物气敏材料，其中MoO₃、Fe₂O₃和SnO₂三者的重量比3:5:1。

透射电镜测试分析，得到的复合氧化物气敏材料的粒径约20nm至35nm之间。

将得到的所述复合氧化物气敏材料在压片机中压片后用于三甲胺检测器中，线性检测范围为0.8至180mg/m³，三甲胺检出限为0.05mg/m³，不存在共存物干扰的情况。由此可见根据本实施例制备的复合氧化物气敏材料灵敏度高。

实施例2

1)将约15.11g钼酸铵和约23.51g的FeCl₃溶解在150ml去离子水中，搅拌条件下滴加氨水调节溶液pH值至7.5，继续搅拌6小时，然后静置沉降后过滤，滤饼经过去离子水洗涤3次，然后置于烘箱中，以每分钟升温6℃的速度升温至700℃，然后保温3小时，冷却至室温，然后充分研磨，得到MoO₃和Fe₂O₃复合纳米颗粒；

2)将约6.40g的SnCl₄溶于200ml去离子水中形成溶液，然后将步骤1)得到的MoO₃和Fe₂O₃复合纳米颗粒加入该SnCl₄溶液中，搅拌条件下以1滴/秒的速度滴加氨水调节溶液pH值至8.7，继续搅拌6小时，然后静置沉降后过滤，滤饼经过去离子水洗涤3次，然后置于烘箱中，以每分钟升温6℃的速度升温至450℃，然后保温2-4小时，冷却至室温，然后充分研磨，得到由MoO₃、Fe₂O₃和SnO₂构成的复合氧化物气敏材料，其中MoO₃、Fe₂O₃和SnO₂三者的重量比3:3:1。

透射电镜测试分析，得到的复合氧化物气敏材料的粒径约20nm至35nm之间。

将得到的所述复合氧化物气敏材料在压片机中压片后用于三甲胺检测器中，线性检测范围为1.0至165mg/m³，三甲胺检出限为0.05mg/m³，不存在共存物干扰的情况。由此可见根据本实施例制备的复合氧化物气敏材料灵敏度高。

实施例3

1)将约15.11g钼酸铵和约67.42g的FeCl₃溶解在150ml去离子水中，搅拌条件下滴加氨水调节溶液pH值至7.5，继续搅拌6小时，然后静置沉降后过滤，滤饼经过去离子水洗涤3次，然后置于烘箱中，以每分钟升温6℃的速度升温至700℃，然后保温3小时，冷却至室温，然后充分研磨，得到MoO₃和Fe₂O₃复合纳米颗粒；

2)将约6.40g的SnCl₄溶于200ml去离子水中形成溶液，然后将步骤1)得到的MoO₃和Fe₂O₃复合纳米颗粒加入该SnCl₄溶液中，搅拌条件下以1滴/秒的速度滴加氨水调节溶液pH值至8.7，继续搅拌6小时，然后静置沉降后过滤，滤饼经过去离子水洗涤3次，然后置于烘箱中，以每分钟升温6℃的速度升温至450℃，然后保温2-4小时，冷却至室温，然后充分研磨，得到由MoO₃、Fe₂O₃和SnO₂构成的复合氧化物气敏材料，其中MoO₃、Fe₂O₃和SnO₂三者的重量比3:9:1。

透射电镜测试分析，得到的复合氧化物气敏材料的粒径约40nm至68nm之间。

将得到的所述复合氧化物气敏材料在压片机中压片后用于三甲胺检测器中，线性检测范围为1.2至154mg/m³，三甲胺检出限为0.8mg/m³，不存在共存物干扰的情况。由此可见根据本实施例制备的复合氧化物气敏材料灵敏度高。

对比实施例1

除了不加入铁盐以外，按照实施例1的方式制备复合氧化物气敏材料。将得到的复合氧化物气敏材料在压片机中压片后用于三甲胺检测器中，线性检测范围为2.7至136mg/m³，三甲胺检出限为1.2mg/m³，不存在共存物干扰的情况。

对比实施例2

除了不加入钼酸铵以外，按照实施例1的方式制备复合氧化物气敏材料。将得到的复合氧化物气敏材料在压片机中压片后用于三甲胺检测器中，对三甲胺不敏感，无法检测。

对比实施例3

除了将MoO₃、Fe₂O₃和SnO₂三者的重量比调整为3:5:10以外，按照实施例1的方式制备复合氧化物气敏材料。将得到的复合氧化物气敏材料在压片机中压片后用于三甲胺检测器中，线性检测范围为1.0至164mg/m³，三甲胺检出限为0.9mg/m³，但存在共存物干扰的情况。

对比实施例4

除了不存在SnO₂以外，按照实施例1的方式制备复合氧化物气敏材料。将得到的复合氧化物气敏材料在压片机中压片后用于三甲胺检测器中，线性检测范围为5.46至102mg/m³，三甲胺检出限为3.4mg/m³，存在共存物干扰的情况。

对比实施例5

除了将步骤2)中氨水的滴加速度控制为5滴/秒以外，按照实施例1的方式制备复合氧化物气敏材料。透射电镜测试分析，得到的复合氧化物气敏材料的粒径约80nm至132nm之间。将得到的复合氧化物气敏材料在压片机中压片后用于三甲胺检测器中，线性检测范围为1.0至153mg/m³，三甲胺检出限为0.8mg/m³，但存在共存物干扰的情况。

通过实施例1至3你对比实施例1至5的数据进行对比可以看出，根据本发明的制备方法得到的复合氧化物气敏材料对于三甲胺有着高度灵敏的检测度。同时所述制备方法对最终产品的性能也有重要影响，例如对比实施第5中对氨水儿的滴加速度进行调节也会产品性能的造成影响。