本發(fā)明涉及納米結(jié)構(gòu)材料和氨氣檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種有機磷酸分子修飾氧化鎢氨氣傳感器及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、氨氣是一種無色有刺激性氣味的氣體，其主要來源于農(nóng)業(yè)活動、工業(yè)活動以及居民活動的排放，人體吸入后，會通過肺泡進入血液，與血紅蛋白結(jié)合破壞運氧功能，短期吸入氨氣會出現(xiàn)流淚、咽痛和呼吸困難等癥狀，嚴重者可會引發(fā)各種呼吸疾病。氨氣在室內(nèi)空氣中最高允許濃度為0.2mg/m3(即0.2635ppm)，而人體所能感受到的最低濃度為5.3ppm，因此需要高靈敏度的氨氣傳感器來監(jiān)測空氣中的氨氣濃度，保障活動人員的身體健康。

2、三氧化鎢是一種常用的氣敏傳感材料，其易于合成且穩(wěn)定性好，然而單純的三氧化鎢對氨氣的靈敏度不足，無法檢測低濃度的氨氣，且對多種氣體均有響應(yīng)，對氨氣的選擇性差，無法完成精確檢測低濃度氨氣的需求。

3、因此，如何提高三氧化鎢對于氨氣的靈敏度和選擇性，并降低三氧化鎢對其他氣體的響應(yīng)，成為本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種有機磷酸分子修飾氧化鎢氨氣傳感器及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明制備的有機磷酸分子修飾氧化鎢氨氣傳感器對氨氣的敏感性顯著增加，且對氨氣具有良好的選擇性，經(jīng)過5個月的測試性能也沒有明顯衰減，使用壽命長。

2、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種有機磷酸分子修飾氧化鎢氨氣傳感器的制備方法，包括以下步驟：

4、(1)將有機磷酸、無水乙醇和三氧化鎢粉末混合后進行有機磷酸分子生長，得到生長有機磷酸分子的三氧化鎢分散液；

5、(2)將所述步驟(1)得到的生長有機磷酸分子的三氧化鎢分散液在傳感器的電極上依次進行涂敷和干燥，得到有機磷酸分子修飾氧化鎢氨氣傳感器。

6、優(yōu)選地，所述步驟(1)中有機磷酸包括甲基磷酸、苯基磷酸和正十二烷基磷酸中的任意一種。

7、優(yōu)選地，所述步驟(1)中有機磷酸為甲基磷酸。

8、優(yōu)選地，所述步驟(1)中三氧化鎢粉末的制備方法包括以下步驟：

9、1)將鎢粉、過氧化氫溶液和水混合，得到鎢酸溶液；

10、2)將所述步驟1)得到的鎢酸溶液、草酸二水合物、甲烷磺酸鈉和氫氧化鈉溶液混合后進行分解反應(yīng)，得到三氧化鎢粉末。

11、優(yōu)選地，所述步驟1)中鎢粉、過氧化氫溶液和水的質(zhì)量比為(1～10)：(20～40)：70。

12、優(yōu)選地，所述步驟2)中鎢酸溶液、草酸二水合物和甲烷磺酸鈉的質(zhì)量比為10：(0.5～1)：(0.5～1)。

13、優(yōu)選地，所述步驟(1)中有機磷酸的物質(zhì)的量、無水乙醇的體積和三氧化鎢粉末的質(zhì)量之比為(0.1～0.5)mmol：10ml：(0.05～0.5)g。

14、優(yōu)選地，所述步驟(1)中有機磷酸分子生長的溫度為室溫，有機磷酸分子生長的時間為18～36h。

15、本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述制備方法制備得到的有機磷酸分子修飾氧化鎢氨氣傳感器。

16、本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述有機磷酸分子修飾氧化鎢氨氣傳感器在氨氣檢測中的應(yīng)用。

17、本發(fā)明提供了一種有機磷酸分子修飾氧化鎢氨氣傳感器的制備方法，包括以下步驟：(1)將有機磷酸、無水乙醇和三氧化鎢粉末混合后進行有機磷酸分子生長，得到生長有機磷酸分子的三氧化鎢分散液；(2)將所述步驟(1)得到的生長有機磷酸分子的三氧化鎢分散液在傳感器的電極上依次進行涂敷和干燥，得到有機磷酸分子修飾氧化鎢氨氣傳感器。本發(fā)明利用有機磷酸分子對氨氣具有催化分解的能力，促進氨氣分子在三氧化鎢表面的吸附和催化氧化，增強三氧化鎢對氨氣的靈敏度以及選擇性；另一方面，有機磷酸分子中的磷氧基團可以和三氧化鎢表面的lewis反應(yīng)活性位點(未配位的w6+)通過共價形式鍵合能夠，保護三氧化鎢的表面活性，增加傳感器的使用壽命。實施例的結(jié)果顯示，本發(fā)明制備的有機磷酸分子修飾氧化鎢氨氣傳感器對氨氣的敏感性顯著增加，且對氨氣具有良好的選擇性，經(jīng)過5個月的測試性能也沒有明顯衰減，使用壽命長。

技術(shù)特征：

1.一種有機磷酸分子修飾氧化鎢氨氣傳感器的制備方法，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中有機磷酸包括甲基磷酸、苯基磷酸和正十二烷基磷酸中的任意一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中有機磷酸為甲基磷酸。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中三氧化鎢粉末的制備方法包括以下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1)中鎢粉、過氧化氫溶液和水的質(zhì)量比為(1～10)：(20～40)：70。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中鎢酸溶液、草酸二水合物和甲烷磺酸鈉的質(zhì)量比為10：(0.5～1)：(0.5～1)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中有機磷酸的物質(zhì)的量、無水乙醇的體積和三氧化鎢粉末的質(zhì)量之比為(0.1～0.5)mmol：10ml：(0.05～0.5)g。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中有機磷酸分子生長的溫度為室溫，有機磷酸分子生長的時間為18～36h。

9.權(quán)利要求1～8任意一項所述制備方法制備得到的有機磷酸分子修飾氧化鎢氨氣傳感器。

10.權(quán)利要求9所述有機磷酸分子修飾氧化鎢氨氣傳感器在氨氣檢測中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種有機磷酸分子修飾氧化鎢氨氣傳感器及其制備方法和應(yīng)用，屬于納米結(jié)構(gòu)材料和氨氣檢測領(lǐng)域。本發(fā)明利用有機磷酸分子對氨氣具有催化分解的能力，促進氨氣分子在三氧化鎢表面的吸附和催化氧化，增強三氧化鎢對氨氣的靈敏度以及選擇性；另一方面，有機磷酸分子中的磷氧基團可以和三氧化鎢表面的Lewis反應(yīng)活性位點(未配位的W<supgt;6+</supgt;)通過共價形式鍵合，保護三氧化鎢的表面活性，增加傳感器的使用壽命。實施例的結(jié)果顯示，本發(fā)明制備的有機磷酸分子修飾氧化鎢氨氣傳感器對氨氣的敏感性顯著增加，且對氨氣具有良好的選擇性，經(jīng)過5個月的測試性能也沒有明顯衰減，使用壽命長。

技術(shù)研發(fā)人員：張國柱,軒福貞,高陽,陳珂
受保護的技術(shù)使用者：華東理工大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/14