一種基于對氨基苯基取代卟啉聚集體材料的二氧化氮氣敏傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料化學技術領域，具體涉及一種基于5, 15-二對氨基苯 基-10, 20-二苯基卟啉聚集體材料的二氧化氮氣敏傳感器及其應用。
【背景技術】
[0002] 在當今社會的生產和生活中，會接觸到各種各樣的氣體需要進行檢查和控制。比 如室內空氣污染如化纖地毯、化妝品、裝修材料以及新的組合家具等中的苯甲醛，油漆、涂 料、黏合劑、人造板、泡沫隔熱材料、塑料板材壁紙等中的苯系物；化工生產和汽車尾氣中的 氮氧化物（如二氧化氮）的檢測與控制；煤礦瓦斯?jié)舛鹊臋z測與報警；環(huán)境污染情況的監(jiān) 測；煤氣泄漏等。
[0003] 其中，二氧化氮（no2)是具有刺激性、強氧化性、可助燃的有毒氣體，也是一種重要 的大氣污染物。它主要來源于車輛尾氣、火力發(fā)電站和其他工業(yè)的燃料燃燒及硝酸、氮肥的 工業(yè)生產過程中，對人體的危害極大，因而對其進行檢測具有非常重要的價值。
[0004] 目前研宄較多的半導體氣敏傳感器主要包括金屬氧化物半導體氣體傳感器和有 機半導體氣體傳感器。金屬氧化物半導體氣體傳感器是目前研宄最多、實用價值最高的一 類氣體傳感器，但是其制備工藝、生產成本相較于有機半導體傳感器比較復雜，金屬氧化物 半導體氣體傳感器需要工作溫度在200~400°C，而有機半導體傳感器在常溫下即可進行 工作，能夠大大提高氣敏傳感器的實用性，使得開發(fā)新型有機半導體材料制備有機半導體 傳感器成為新興的研宄熱點；本發(fā)明在于提供一種新的二氧化氮氣敏傳感器。
[0005] 氣敏傳感器的靈敏度（S)是氣敏元件對被測氣體敏感程度的指標。S=Rg/Ra，其 中Rg是敏感層在待測氣體中的電阻值，Ra是敏感層在空氣中的電阻值。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明提供一種基于5, 15-二對氨基苯基-10, 20-二苯基P卜啉聚集體材料的二氧 化氮氣敏傳感器，可以在室溫下進行檢測有毒氣體二氧化氮（N02)的存在及其濃度，其性能 及制備工藝明顯優(yōu)于加熱型，具有良好的實際應用意義及商用價值。
[0007] 本發(fā)明第一方面提供一種用于測定二氧化氮氣體的氣敏傳感器元件，所述傳感器 元件包含ITO導電玻璃基底（1)、叉指電極（2)和卟啉納米材料涂層（3);所述叉指電極（2) 亥IJ蝕在ITO導電玻璃基底⑴上，所述卟啉納米材料涂層（3)滴涂在ITO導電玻璃基底的 叉指電極上，其特征在于，所述材料涂層的組分為5, 15-二對氨基苯基-10, 20-二苯基卟啉 聚集體，所述5, 15-二對氨基苯基-10, 20-二苯基卟啉具有式I所示的化學結構。
[0008]
[0009] 本發(fā)明第二方面提供本發(fā)明第一方面所述氣敏傳感器元件的制備方法，該方法包 括以下步驟：
[0010] l)ITO導電玻璃叉指電極的制備
[0011] ①在清洗后的ITO透明導電玻璃上旋涂上一層負光刻膠，然后將其置入干燥箱中 70°C恒溫lOmin;
[0012] ②以設計有叉指電極圖案的光繪片為掩膜版，在光刻機下曝光18秒后顯影和漂 洗；
[0013] ③將顯影清晰的式樣進行140°C焙烘40min，在鹽酸和硝酸的混合液中刻蝕后，用 去離子水和負膠清洗液除去殘酸和光刻膠，得到圖1所示的IT0導電玻璃叉指電極。
[0014] 2)將上述IT0導電玻璃清洗干凈；
[0015] 3)將5, 15-二對氨基苯基-10, 20-二苯基卟啉聚集體滴涂到步驟2)得到的IT0 基片的叉指電極上，晾干，即得到氣敏傳感器的氣敏元件；
[0016] 其中，步驟1)所述清洗步驟為：將ITO導電玻璃基底依次用甲苯，丙酮，乙醇，去離 子水分別超聲清洗5-10min，然后烘干備用；
[0017] 本發(fā)明第三方面提供一種制備5, 15-二對氨基苯基-10, 20-二苯基卟啉聚集體的 方法，該方法包括以下步驟：
[0018] 1)將5, 15-二對氨基苯基-10, 20-二苯基卟啉加入到良溶劑中溶解，過濾；
[0019] 2)向步驟1)所得濾液中注入或滴加不良溶劑，密封，靜置3~4天，得到5, 15-二 對氨基苯基-10, 20-二苯基卟啉聚集體；
[0020] 其中，5, 15-二對氨基苯基-10, 20-二苯基卟啉（mol)與良溶劑（ml)摩爾體積比 為1 :5~100,優(yōu)選1:4~80 ;
[0021] 不良溶劑與良溶劑的體積比為1:3~10 ;所述良溶劑選自三氯甲烷、二氯甲烷中 的一種或兩種；所述不良溶劑選自甲醇、正己烷中的一種或兩種。
[0022] 在本發(fā)明的一個實施例中，上述聚集體的制備方法包括以下步驟：
[0023] (1)將原料5, 15-二對氨基苯基-10, 20-二苯基卟啉加入到三氯甲烷中溶解，然后 過濾，得到5, 15-二對氨基苯基-10, 20-二苯基卟啉的三氯甲烷溶液。
[0024] (2)將不良溶劑小心而緩慢地注入到5, 15-二對氨基苯基-10, 20-二苯基卟啉的 三氯甲烷溶液中，不良溶劑與三氯甲烷的體積比為1:3~10,密封，室溫下靜置約3-4天，得 到聚集體。
[0025] 本發(fā)明第四方面保護5, 15-二對氨基苯基-10, 20-二苯基卟啉用于制備二氧化氮 氣敏傳感器的用途。
[0026] 本發(fā)明提供的氣敏傳感器特征在于在常溫下即可對二氧化氮進行低濃度 (l-120ppm)范圍檢測；
[0027] 本發(fā)明的氣敏傳感器5, 15-二對氨基苯基-10, 20-二苯基卟啉在甲醇中聚集體對 最低響應濃度2ppm，在此濃度下靈敏度為1. 24 ;5, 15-二對氨基苯基-10, 20-二苯基 卟啉在正己烷中聚集體對最低響應濃度40ppm，在此濃度下靈敏度為1. 05。
[0028] 本發(fā)明氣敏傳感器的優(yōu)點：
[0029] (1)本發(fā)明使用的氣敏傳感器對有毒氣體N02的響應濃度低，提高了對氣體吸附反 應的靈敏度，且在低濃度N02范圍內對響應靈敏度具有良好的線性規(guī)律。
[0030] (2)本發(fā)明使用的氣敏傳感器能夠在室溫下進行，無安全隱患。
[0031] (3)本發(fā)明使用的氣敏傳感器結構及制備工藝簡單，成本低廉，便于批量生產。
【附圖說明】
[0032] 圖1氣敏傳感器元件的結構示意圖；
[0033] 圖2氣敏傳感器的橫截面示意圖；
[0034] 圖3實施例1得到的聚集體制備的氣敏傳感器對N02的濃度-時間曲線（室溫條 件）；
[0035] 圖4實施例2得到的聚集體制備的氣敏傳感器對N02的濃度-時間曲線（