检测柴油中硫化物的ZnS-TiO2-PVDF传感器及其制备方法与应用

本发明属于传感器，涉及一种检测柴油中硫化物的传感器及其制备方法与应用，具体涉及一种检测柴油中噻吩类硫化物的zns-tio2-pvdf传感器及其制备方法与应用。

背景技术：

1、柴油中含有部分噻吩类硫化物，硫化物含量过高，会影响车辆发动机的使用寿命，含硫有机物的燃烧会产生二氧化硫等气体，进而可能转化为酸雨，对人身健康和自然环境产生危害。中国、欧盟等对于柴油、汽油等燃料油都提出含硫量的限制要求，我国从国五标准开始，就要求汽油、柴油中的硫含量都不能超过10ppm。

2、目前已经有一些测试柴油中硫含量的方法，其中大多数测量方法如库伦法、紫外荧光法、x射线荧光法等都需要大型仪器，测试周期长，便携性较差，有必要研究便携、快速、高灵敏度、高选择性的传感器检测方法。

3、cn116773617a公开了一种硫化锌-氧化锌壳核结构纳米棒沉积在fto导电玻璃叉指电极上的传感器，用于检测柴油中噻吩类物质，该传感器需要通过水热法制备，工艺复杂，而且在叉指区生长纳米线，沉积纳米线结合不牢，容易脱落，传感器寿命短，而且纳米线容易互相搭接，传感器短路，不能呈现电容，所以传感器制备成功率低。

技术实现思路

1、本发明提供了一种检测柴油中硫化物的zns-tio2-pvdf传感器及其制备方法与应用，在表面具有叉指状导电层的基底上涂覆上一层zns-tio2-pvdf复合材料，制成可以检测柴油中噻吩类硫化物的传感器，该传感器可以在柴油中稳定存在，敏感材料会与柴油中噻吩类硫化物相互作用，影响叉指处的电荷密度，从而产生电容的变化，通过数字电桥测量仪(lcr)检测传感器电容的变化从而检测柴油中噻吩类硫化物的浓度。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种检测柴油中硫化物的zns-tio2-pvdf传感器，包括基底，基底表面刻蚀有叉指状导电层，叉指间涂覆有zns-tio2-pvdf复合材料结构。

4、一种上述检测柴油中硫化物的zns-tio2-pvdf传感器的制备方法，包括如下步骤：

5、步骤一、激光刻蚀基底导电面，制得叉指状导电层；

6、步骤二、采用旋涂法在叉指状导电层的叉指间涂覆zns-tio2-pvdf复合材料，具体步骤如下：

7、步骤二一、在1ml二氧化钛溶胶中加入5～10mg纳米硫化锌颗粒，超声混合，得到zns-tio2混合溶胶体系；

8、步骤二二、取配好的zns-tio2混合溶胶体系，加入pvdf溶液，控制两者体积比为90～95：5，超声混合，得到均匀混合的zns-tio2-pvdf混合溶胶体系；

9、步骤二三、将15～25μlzns-tio2-pvdf混合溶胶体系滴加在叉指状导电层的叉指间，通过旋转涂膜，使溶胶均匀涂敷在叉指状导电层的叉指间，在空气中干燥，制得zns-tio2-pvdf传感器。

10、基于软硬酸碱理论，上述zns-tio2-pvdf传感器利用了敏感材料zns作为交界酸可以与作为弱碱的噻吩类分子发生化学吸附行为，吸附引起传感器极板间的介电常数升高，从而导致传感器的电容值升高，产生电容响应，可用于测试柴油中噻吩类硫化物的含量。

11、相比于现有技术，本发明具有如下优点：

12、1、在制备时，zns分散在tio2凝胶中，tio2具有成膜作用，有利于zns颗粒的分散。

13、2、采用旋转涂膜法，制备工艺更为稳定，传感器敏感材料膜层更为均匀。

14、3、pvdf具有粘接作用，zns-tio2-pvdf复合材料在基底表面结合牢固，减少了敏感材料的脱落，传感器可以在柴油中稳定存在。

15、4、传感器敏感材料膜层中，zns颗粒被tio2颗粒包围，不会因为zns颗粒互相搭接，而导致传感器手指之间短路，制备成功率高。

16、5、lcr检测传感器的电容响应为pf级别，响应迅速，灵敏度高。

技术特征：

1.一种检测柴油中硫化物的zns-tio2-pvdf传感器，其特征在于所述传感器包括基底，基底表面刻蚀有叉指状导电层，叉指间涂覆有zns-tio2-pvdf复合材料结构。

2.根据权利要求1所述的检测柴油中硫化物的zns-tio2-pvdf传感器，其特征在于所述基底为导电玻璃基底。

3.根据权利要求1所述的检测柴油中硫化物的zns-tio2-pvdf传感器，其特征在于所述叉指状导电层由激光刻蚀基底制得。

4.根据权利要求1或3所述的检测柴油中硫化物的zns-tio2-pvdf传感器，其特征在于所述叉指状导电层的材料为掺氟的二氧化锡。

5.根据权利要求4所述的检测柴油中硫化物的zns-tio2-pvdf传感器，其特征在于所述叉指状导电层的指间距为100μm。

6.一种权利要求1-5任一项所述zns-tio2-pvdf传感器的制备方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

7.一种权利要求1-5任一项所述zns-tio2-pvdf传感器用于测试柴油中噻吩类硫化物的含量。

技术总结
本发明公开了一种检测柴油中硫化物的ZnS‑TiO<subgt;2</subgt;‑PVDF传感器及其制备方法与应用，所述传感器包括基底，基底表面刻蚀有叉指状导电层，叉指间涂覆有ZnS‑TiO<subgt;2</subgt;‑PVDF复合材料结构，可用于测试柴油中噻吩类硫化物的含量。本发明采用旋转涂膜法制备ZnS‑TiO<subgt;2</subgt;‑PVDF传感器，制备工艺更为稳定，传感器敏感材料膜层更为均匀。传感器敏感材料膜层中，ZnS颗粒被TiO<subgt;2</subgt;颗粒包围，不会因为ZnS颗粒互相搭接，而导致传感器手指之间短路，制备成功率高；PVDF具有粘接作用，ZnS‑TiO<subgt;2</subgt;‑PVDF复合材料在基底表面结合牢固，减少了敏感材料的脱落，传感器可以在柴油中稳定存在。

技术研发人员：程新群,高云智,刘志博,程凯,朱敏
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5