本發明屬于應(ying)用于氣體檢(jian)測的氣體傳(chuan)感(gan)領域，具體為(wei)應(ying)用于丙酮(tong)檢(jian)測的稀土ce摻(chan)雜zno納米片傳(chuan)感(gan)材料的制備方法(fa)及應(ying)用。

背景技術：

1、丙(bing)(bing)酮(tong)(tong)(tong)屬于典型(xing)的揮(hui)發(fa)性(xing)有機化合物(vocs)，具有一定的毒(du)性(xing)和揮(hui)發(fa)性(xing)。在人體(ti)(ti)內(nei)吸入過量的丙(bing)(bing)酮(tong)(tong)(tong)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)會導致(zhi)頭暈和神經麻痹。一旦丙(bing)(bing)酮(tong)(tong)(tong)濃度超過250ppm，就會對肝臟和腎臟造(zao)成(cheng)損(sun)害(hai)。特(te)(te)別是(shi)，丙(bing)(bing)酮(tong)(tong)(tong)也(ye)是(shi)一種特(te)(te)殊(shu)的呼(hu)氣(qi)(qi)標志(zhi)物，可用于判斷糖尿(niao)(niao)病(bing)患者(zhe)。對于健康人群，呼(hu)出氣(qi)(qi)體(ti)(ti)中的丙(bing)(bing)酮(tong)(tong)(tong)濃度約為0.9ppm，而糖尿(niao)(niao)病(bing)患者(zhe)的丙(bing)(bing)酮(tong)(tong)(tong)濃度較高，超過1.7ppm。因此，可以通過檢測呼(hu)出的丙(bing)(bing)酮(tong)(tong)(tong)濃度來判斷糖尿(niao)(niao)病(bing)的無創診斷。設計一種低成(cheng)本、高響(xiang)應(ying)以及低檢測限的丙(bing)(bing)酮(tong)(tong)(tong)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)傳感器是(shi)非(fei)常有必(bi)要的。

技術實現思路

1、本發明提供(gong)了一種(zhong)稀土(tu)ce摻雜(za)(za)zno納米片傳感(gan)材料(liao)的制(zhi)備方法及應用。制(zhi)備的ce摻雜(za)(za)zno納米材料(liao)的傳感(gan)器對丙酮具有良(liang)好(hao)的氣敏性能(neng)，具有高(gao)響應、低檢測限(xian)，理(li)想的穩定性以及良(liang)好(hao)的選擇性。

2、本發明的技術方(fang)案為：

3、一(yi)種稀土(tu)ce摻雜(za)zno納米片傳感材(cai)料的制備方法(fa)，該方法(fa)包(bao)括：將二水合(he)醋(cu)酸(suan)(suan)鋅與六(liu)水合(he)硝(xiao)酸(suan)(suan)鈰(shi)按摩(mo)爾比稱(cheng)重，經(jing)機械攪拌和微波輔助(zhu)水熱(re)法(fa)合(he)成、離心、干燥制備得到(dao)ce摻雜(za)zno納米片傳感材(cai)料，

4、具體包括步驟如下(xia)：

5、步(bu)驟一，配(pei)置醋酸鋅溶(rong)液：在(zai)100ml的燒杯(bei)中加入3mmol?zn(ch3coo)2·2h2o，20ml去(qu)離子(zi)水，放(fang)置于磁力攪拌(ban)臺上攪拌(ban)；

6、步驟二，配置氫氧化鈉溶液：在(zai)100ml的燒杯中加(jia)入(ru)18mmolnaoh，20ml去離子(zi)水，放置于磁(ci)力攪(jiao)拌臺上(shang)攪(jiao)拌；

7、步驟三，加(jia)入(ru)硝(xiao)酸(suan)鈰：在磁力攪(jiao)拌下，將氫氧化鈉(na)溶(rong)液倒入(ru)醋酸(suan)鋅(xin)溶(rong)液中，繼(ji)續(xu)攪(jiao)拌至混(hun)合溶(rong)液呈均勻乳白色狀時，按(an)摩(mo)爾比例(li)，ce與(yu)zn按(an)照摩(mo)爾比加(jia)入(ru)六水合硝(xiao)酸(suan)鈰ce(no3)3·6h2o，繼(ji)續(xu)攪(jiao)拌至固體溶(rong)解(jie)，摩(mo)爾比選(xuan)自：0.25：100，0.5：100，1：100，2：100，然后(hou)轉移至50ml高壓反應釜中，在180℃的恒溫(wen)烘箱中加(jia)熱24h；

8、步驟四，離心(xin)洗(xi)滌、退火：反應完成后(hou)(hou)離心(xin)收(shou)集并用(yong)乙醇和去(qu)離子水交替洗(xi)滌，在60℃空氣中干燥10h。將(jiang)干燥完成的前驅體研(yan)磨(mo)后(hou)(hou)在500℃馬弗爐(lu)中燒結2h，升溫速率為2℃/min，待馬弗爐(lu)自然冷卻至(zhi)室(shi)溫時得(de)到ce-zno復(fu)合材料。

9、進一步(bu)地：稀土(tu)ce摻雜(za)zno納(na)米(mi)片(pian)傳(chuan)感材(cai)料的形貌為均勻納(na)米(mi)片(pian)狀，納(na)米(mi)片(pian)的直徑在200～300nm之間，厚度(du)在60～90nm之間。

10、一種稀土ce摻雜zno納(na)米片傳感材料的制備(bei)方法(fa)制備(bei)的ce-zno復合材料在丙(bing)酮檢測(ce)中的應用。

11、本發明(ming)的有益效(xiao)果包(bao)括：

12、該材(cai)料具有(you)以下(xia)特點(dian)：(1)高靈(ling)敏和低檢測限(xian)(2)具有(you)理想的(de)重復性和穩定性(3)易于制備和便攜使用。ce元素的(de)引入，極大的(de)提高了傳感器對丙酮的(de)氣敏響應，優化了對丙酮的(de)選擇性。

13、針對丙酮檢(jian)測(ce)(ce)研究(jiu)了(le)一種稀土ce摻雜(za)zno的(de)(de)(de)納(na)米片(pian)傳(chuan)感材料。在原有(you)(you)高比表面積(ji)的(de)(de)(de)基礎(chu)上，通過(guo)摻雜(za)不同比例的(de)(de)(de)ce元(yuan)素，提高了(le)對丙酮的(de)(de)(de)響應，降低了(le)工(gong)作溫度，降低了(le)檢(jian)測(ce)(ce)下限以(yi)及(ji)(ji)優化了(le)選(xuan)擇性。本發明所(suo)制(zhi)備的(de)(de)(de)稀土ce摻雜(za)zno納(na)米片(pian)材料氣體傳(chuan)感器在工(gong)業(ye)檢(jian)測(ce)(ce)以(yi)及(ji)(ji)糖尿病人病理檢(jian)測(ce)(ce)具(ju)有(you)(you)巨大的(de)(de)(de)應用潛(qian)力。

技術特征：

1.一(yi)種稀土ce摻雜(za)zno納米(mi)片(pian)傳感材料(liao)的制備方法，其特征在于，該方法包括：將二水合醋(cu)酸鋅(xin)與(yu)六(liu)水合硝酸鈰按摩(mo)爾(er)比(bi)稱重，經(jing)機械攪拌和(he)微波輔助(zhu)水熱法合成、離心、干燥制備得到ce摻雜(za)zno納米(mi)片(pian)傳感材料(liao)，

2.根據權利要求1所述的稀(xi)土ce摻雜zno納米片(pian)傳(chuan)感材料的制(zhi)備方法(fa)，其特征在于：稀(xi)土ce摻雜zno納米片(pian)傳(chuan)感材料的形貌為均勻納米片(pian)狀，納米片(pian)的直徑在200～300nm之間，厚度(du)在60～90nm之間。

3.一種權利要求1或2所(suo)述的稀(xi)土ce摻雜(za)zno納(na)米片傳感材料的制備方法制備的ce-zno復合材料在丙酮(tong)檢測中的應用。

技術總結
本發明涉及一種稀土Ce摻雜ZnO納米片傳感材料的制備方法及應用，屬于氣體傳感領域。本發明以氫氧化鈉為溶液提供堿性環境，二水合醋酸鋅為Zn源，六水合硝酸鈰為摻雜劑提供Ce元素，去離子水為溶劑，經機械攪拌和微波輔助水熱法合成、離心、干燥等步驟制備的Ce?ZnO形貌為納米片狀。基于Ce摻雜ZnO納米材料的傳感器對丙酮具有良好的氣敏性能，具有高響應、低檢測限，理想的穩定性以及良好的選擇性。對100ppm丙酮的響應為153，檢測下限低至1ppm，在30天不規則氣敏測試中表現出較高的穩定性。該方法制備工藝簡單,對設備要求低,可控程度高,所得產品均勻且具有優良的氣敏性能，可以實現對丙酮的痕量檢測，可以作為糖尿病人病理檢測的理想傳感器件。

技術研發人員：張玉紅,劉彥昌,劉軍龍,曲志浩,田思野,王鑫,崔恒
受保護的技術使用者：吉林建筑大學
技術研發日：
技術公布日：2024/9/19