薄膜的形貌對電學性質有很大的影響。因此我們對圖4中的四種化合物的形貌進行分析，從圖4A中可看出，化合物CuPc(COOC8Hn)8(I)在Si02/Si基片上的形貌為60nm為一個小的區(qū)域，粗糙度值為0.36nm的平滑的表面。從圖4B中可看出，化合物CuPc(OC8Hn)8O在Si02/Si基片上的形貌是分子直徑平均為70nm，粗糙度值為0.74nm均勻一致的小的晶粒。由膜I到膜2納米顆粒增大是和分子間作用力有關。從圖4C中可看出，化合物CuPc (COOC8Hi7) s/CuPc (OC8Hi7) 8上層的形貌要比圖4B中化合物CuPc (OC8Hi7) 8 (2)的顆粒要小。從圖4D中可看出，由化合物CuPc(⑶OC8Hn) s/CuPc (OC8Hi7) 8到化合物CuPc (OC8Hi7) s/CuPc (⑶OC8Hn) 8的過程中，分子直徑由40-80nm向70-90nm的不斷增大，粗糙度值由原來的0.35nm到0.49nm,這說明了下層的模板效應誘導了上層聚集行為的變化。
[0038]實驗例2單組分及其異質結材料的1-V曲線
[0039 ] 按照以上本發(fā)明的QLS法步驟，分別對20層CuPc (COOC8Hi7) 8 (I)、20層CuPc (OC8Hi7) 8
(2)、20層CuPc (COOC8Hi7) s/CuPc (OC8Hi7) 8和20層CuPc (OC8Hi7) s/CuPc (COOC8Hi7) 8的QLS膜進行1-V性能測試，如圖5所示。圖5展示了四種QLS膜的1-V曲線，S卩:CuPc (⑶OC8H17)s，CuPc(OC8Hi7) 8，CuPc (COOC8Hi7) s/CuPc (OC8Hi7) 8和CuPc (OC8Hi7) s/CuPc (COOC8Hi7) s，分別測得的它們的電導率為4.04X 10—'2.93X10—3，1.33X10—'1.23X10—4S m—1。從而比較出它們的電導率順序為:CuPc (OC8Hi7) 8>CuPc (COOC8Hi7) s/CuPc (OC8Hi7) 8>CuPc (OC8Hi7) s/CuPc (COOC8Hi7) s>CuPc (COOC8Hn)8QLS 膜
[0040]實驗例3無水乙醇氣敏傳感器的性能測定
[0041]氣敏測試裝置是由實驗室構建的，氣敏測試過程是在一個比較溫和的環(huán)境(室溫、外界大氣壓及干燥空氣下)和兩個電極間固定偏壓5V下，對CuPc(COOC8Hn)8QLS膜單組分的氣敏元件進行氣敏性能檢測。使用測試儀器:安捷倫B290a精密源/測量單元。
[0042]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。
[0043]S=(Al/lbaseline)X100%
[0044]其中ΔI = Ig-1base3line3,18是當乙醇蒸氣與敏感層發(fā)生交換時測得的電流值，Iba-是敏感層在未接觸氣體時的電流值。
[0045]在室溫下，本發(fā)明的一種單組分的有機半導體氣敏材料--Cupc(COOC8H17)8QLS膜的氣體傳感器對不同濃度的無水乙醇具有較差的響應，在400ppm濃度下才能檢測到無水乙醇蒸氣。
[0046]實驗例4無水乙醇氣敏傳感器的性能測定
[0047]氣敏測試裝置是由實驗室構建的，氣敏測試過程是在一個比較溫和的環(huán)境(室溫、外界大氣壓及干燥空氣下)和兩個電極間固定偏壓5V下，對CuPc(OC8H17)8QLS膜單組分的氣敏元件進行氣敏性能檢測。使用測試儀器:安捷倫B290a精密源/測量單元。
[0048]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。
[0049]S=(Al/lbaseline)X100%
[0050]其中ΔI = Ig-1baseline, 18是當乙醇蒸氣與敏感層發(fā)生交換時測得的電流值，Iba-是敏感層在未接觸氣體時的電流值。
[0051 ]在室溫下，本發(fā)明的一種單組分的有機半導體氣敏材料--CuPc(OC8Hn)8QLS膜的氣體傳感器對不同濃度的無水乙醇具有較差的響應，在600ppm濃度下才能檢測到無水乙醇蒸氣。
[0052 ]實驗例5無水乙醇氣敏傳感器的性能測定
[0053]氣敏測試裝置是由實驗室構建的，氣敏測試過程是在一個比較溫和的環(huán)境(室溫、外界大氣壓及干燥空氣下)和兩個電極間固定偏壓5V下，對CuPdCOOCsHnWCuPdOCsHn)8QLS膜氣敏元件進行氣敏性能檢測。使用測試儀器:安捷倫B290a精密源/測量單元。
[0054]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。
[0055]S=(Al/lbaseline)X100%
[0056]其中Δ當乙醇蒸氣與敏感層發(fā)生交換時測得的電流值，Iba—是敏感層在未接觸氣體時的電流值。
[0057]在室溫下，本發(fā)明的一種有機半導體異質結氣敏材料一CuPcKOOCsHMs/CuPc(0C8H17)8的氣體傳感器對不同濃度的無水乙醇具有良好的響應，檢測限可以達到lOOpprn，響應時間及其恢復時間快，在lOOpprn?1400ppm濃度范圍內無水乙醇濃度與響應靈敏度具有良好的線性關系。即有機半導體異質結的氣敏傳感器在室溫下對無水乙醇具有靈敏性高、響應和恢復時間快等優(yōu)點，適合用作無水乙醇氣敏元件，并且根據(jù)以往文獻報道用有機半導體異質結材料來檢測有機蒸氣一無水乙醇的至今還未有，這使得這種方法在實際的生活和工業(yè)生產(chǎn)中具有潛在的應用前景。
[0058]實驗例6無水乙醇氣敏傳感器的性能測定
[0059]氣敏測試裝置是由實驗室構建的，氣敏測試過程是在一個比較溫和的環(huán)境(室溫、外界大氣壓及干燥空氣下)和兩個電極間固定偏壓5V下，對CuPdOCsHnh/CuPdCOOCsHn)8QLS膜氣敏元件進行氣敏性能檢測。使用測試儀器:安捷倫B290a精密源/測量單元。
[0060]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。
[0061 ] S=(Al/lbaseline)X100%
[0062]其中Δ當乙醇蒸氣與敏感層發(fā)生交換時測得的電流值，Iba—是敏感層在未接觸氣體時的電流值。
[0063]在室溫下，采用本發(fā)明方法獲得的另一種有機半導體異質結氣敏材料--CuPc(COOCsHnh/CuPdOCsHnh的氣體傳感器對不同濃度的無水乙醇具有較差的響應，在800ppm濃度下才能檢測到無水乙醇蒸氣。性能測試結果如圖6-7所示。
[0064]本發(fā)明得到的具有CuPdCOOCsHnh/CuPdOCsHnh異質結構的氣敏傳感器元件可在制備用于測定乙醇蒸氣的氣敏傳感器方面進行應用。
【主權項】
1.一種用于測定乙醇蒸氣的氣敏傳感器元件，其特征在于:包含ITO導電玻璃和叉指電極，所述叉指電極刻蝕在I TO導電玻璃上，在叉指電極表面設置2,3,9,10,16,17,24,25-八(辛烷氧基)酞菁銅膜涂層，在2，3，9，10，16，17，24，25-八(辛烷氧基)酞菁銅膜涂層上設置2，3，9，10，16，17，24，25_八(羰基辛烷氧基)酞菁銅膜涂層。2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于測定乙醇蒸氣的氣敏傳感器元件，其特征在于:所述2.3.9.10.16.17.24.25-八(辛烷氧基)酞菁銅膜涂層和2,3,9,10,16,17,24,25-八(羰基辛烷氧基)酞菁銅膜涂層的層數(shù)比為1:1。3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于測定乙醇蒸氣的氣敏傳感器元件，其特征在于:所述2.3.9.10.16.17.24.25-八(辛烷氧基)酞菁銅膜涂層的層數(shù)為5?30層，所述2,3,9,10,16,17，24，25_八(羰基辛烷氧基)酞菁銅膜涂層的層數(shù)為5?30層。4.如權利要求1所述氣敏傳感器元件的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)在IT0導電玻璃上刻蝕叉指電極； (2)將2，3，9，10，16，17，24，25-八(辛烷氧基)酞菁銅固體加入三氯甲烷中，配制成0^(:(0C8Hi7)8溶液，CuPc(0C8Hi7)8溶液濃度為 1X10—6mol.L—1?1 X 10—W.L-S將2，3，9，10，16，17，24，25-八(羰基辛烷氧基)酞菁銅固體加入三氯甲烷中，配制成0^(3(0)0(:8!117)8溶液，CuPc(C00C8Hi7)8溶液濃度為 1X10—6mol.L—1?1 X 10—5mol.L-S (3)將培養(yǎng)皿用二次水清洗干凈，然后將30?80mL的二次水緩緩倒入到培養(yǎng)皿中，再在培養(yǎng)皿的中心處注入1.0?10.0mL的已經(jīng)配制好的CuPc (OCsHn) 8溶液，然后將刻蝕有叉指電極的IT0導電玻璃垂直緩慢的蘸取化合物CuPdOCsHnh形成的分子膜，平放，使得IT0導電玻璃上的溶劑自然蒸發(fā)，如此過程再重復5?30次； (4)接下來，再次將表面皿清洗干凈，然后再將30?80mL的二次水緩緩倒入到培養(yǎng)皿中，然后在培養(yǎng)皿的中心處注入1.0?10.0mL的已經(jīng)配制好的CuPdCOOCsHnh溶液，然后將上次蘸取的IT0導電玻璃繼續(xù)再垂直緩慢的蘸取化合物CuPdCOOCsHnh形成的分子膜，平放，使得IT0導電玻璃上的溶劑自然蒸發(fā)，如此過程再重復5?30次，即得到具有CuPc(COOCsHit ) s/CuPc (OCsHn) 8異質結構的氣敏傳感器元件。5.根據(jù)權利要求4所述的氣敏傳感器元件的制備方法，其特征在于步驟(1)中，IT0導電玻璃在刻蝕叉指電極前需進行清洗，過程如下:將IT0導電玻璃在超聲條件下分別用不同極性的溶劑甲苯、丙酮、無水乙醇、二次水依次超聲清洗十分鐘，每種溶劑清洗三次;之后真空干燥備用。6.權利要求1-5中任一權利要求所述氣敏傳感器元件在制備用于測定乙醇蒸氣的氣敏傳感器方面的應用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于測定乙醇蒸氣的氣敏傳感器元件，該氣敏元件包含ITO導電玻璃和叉指電極，所述叉指電極刻蝕在ITO導電玻璃上，在叉指電極表面設置2,3,9,10,16,17,24,25-八(辛烷氧基)酞菁銅膜涂層，在2,3,9,10,16,17,24,25-八(辛烷氧基)酞菁銅膜涂層上設置2,3,9,10,16,17,24,25-八(羰基辛烷氧基)酞菁銅膜涂層。所述2,3,9,10,16,17,24,25-八(辛烷氧基)酞菁銅膜涂層和2,3,9,10,16,17,24,25-八(羰基辛烷氧基)酞菁銅膜涂層的層數(shù)比為1∶1。本發(fā)明氣敏元件具有CuPc(COOC8H17)8/CuPc(OC8H17)8有機半導體異質結氣敏材料，在室溫下對100-1400ppm范圍內無水乙醇具有良好的響應，且無水乙醇濃度與靈敏度具有良好的線性規(guī)律。
【IPC分類】G01N27/00
【公開號】CN105445326
【申請?zhí)枴緾N201510737416
【發(fā)明人】陳艷麗, 吳艷玲
【申請人】中國石油大學(華東)
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年11月3日