酞菁钯－聚苯胺混合杂化有机半导体气敏材料的制作方法

摘要

酞菁钯－聚苯胺混合杂化有机半导体气敏材料的制作方法，它涉及一种有机半导体气敏材料的制作方法，本发明的目的是为解决现有的大部分气敏材料是无机半导体材料，存在着功耗大、灵敏度低、选择性差等问题。本发明制作方法的步骤为：单物质中间体的合成、组分的计算和设计以及混合杂化。本发明测试结构表明：(1)对NO₂敏感性：当配比率为x＝0.3～0.9时，对NO₂气体呈P型气敏变化规律，气敏度最大为40倍以上。当配比率为x＝0.1～0.2时，气敏度最大为0.06倍以上。(2)对SO₂敏感性：当x＝0.3～0.9左右时，灵敏度最大，可达0.01倍以上。(3)对NO敏感性：当配比率为x＝0.01～0.1时，气敏度最大为0.09倍以上，(4)对Cl₂敏感性：x＝0.1～0.9时，复合膜有最佳的灵敏性，气敏度为0.04倍以上。

主权项

1、一种酞菁钯—聚苯胺混合杂化有机半导体气敏材料的制作方法，其特征在于制作方法的步骤为：一、组分的计算和设计：以待测气体的种类进行设计；针对NO2气体：阴离子酸或盐选择硝酸或硝酸铵，x＝0.3～0.9或0.1～0.2；针对NO气体：阴离子酸或盐选择亚硝酸或亚硝酸铵，x＝0.3～0.9或0.1～0.2；针对SO2气体：阴离子酸或盐选择亚硫酸或硫酸铵，x＝0.3～0.9；针对Cl2气体：阴离子酸或盐选择盐酸、高氯酸或氯化钠，x＝0.1～0.9；其中，x值是阴离子掺杂PANI的中间体物质与四取代对甲基苯氧基酞菁钯的中间体物质的重量比例系数，为有理数；二、单物质中间体的合成：①四取代对甲基苯氧基酞菁钯的中间体物质：采用模板反应合成法，称取对甲基苯酚5～8g和硝基邻苯二晴3～5g加入到50～100ml的N，N二甲基甲酰胺中机械搅拌，在此期间分5次加入1～2g的碳酸钾起到催化作用，每隔1小时加碳酸钾一次，5次加完为止；溶液由黄色逐渐变成血红色，20～24小时之后过滤出去不溶盐，将滤液滴到90～110ml蒸馏水中，机械搅拌1.5～2.5小时，抽滤，用水处理洗至中性；然后用甲醇润湿，再用100～200ml的无水甲醇重结晶3次，真空干燥11～13小时得白色中间产物；取白色产物2～5g并加入30～50ml正戊醇，当开始溶解后加入0.2～0.4g的氯化钯搅拌9～11min，再加入2～3ml的DBU溶液，变成墨绿色；在温度为145～155℃同时氮气保护的条件下反应4.5～5.5小时；用240～260ml 1mol/L的盐酸洗至酸性，用水洗至中性；50～60℃甲醇热洗后过滤，滤液再用甲醇抽提23～25小时，加入200～500ml的氯仿抽提45～50小时，得到四取代对甲基苯氧基酞菁钯的中间物质，待用；②阴离子掺杂PANI的中间体物质：将8～12g过硫酸胺和1～2mol/L浓度的50～100ml阴离子酸或盐溶液一起缓慢加入到预冷至0～40℃的装有分析纯苯胺单体和100～200ml盐酸的三口瓶中，在冰浴中连续反应5～6小时，溶液为墨绿色，过滤，依次用盐酸、蒸馏水洗涤；再用丙酮抽提，在75～85℃真空烘箱中干燥9～11小时；按质量份数用7～9％的NH4OH处理23～25小时，得到阴离子掺杂PANI的中间体物质，待用；三、混合杂化：将两种待用的中间体物质按照步骤一中x值对应量的比例，放入有机反应器皿中，磁力搅拌下，加入氯仿和阴离子酸或盐共溶反应3～5小时，其中，参与共溶反应的阴离子酸或盐是：(1)待测气体是NO2气体，阴离子酸或盐为0.1～2mol/L的硝酸或0.1～2mol/L的硝酸铵；(2)待测气体是NO气体，阴离子酸或盐为0.1～2mol/L的亚硝酸或0.1～2mol/L的亚硝酸铵；(3)待测气体是SO2气体，阴离子酸或盐为0.1～2mol/L的亚硫酸或0.1～2mol/L的硫酸铵；(4)待测气体是Cl2气体，阴离子酸或盐为0.1～2mol/L的盐酸或0.1～2mol/L的高氯酸或0.1～2mol/L的氯化钠，滤掉杂质，再分别用蒸馏水、丙酮进行结晶，真空干燥得到气敏材料。