專利名稱：電紡絲法制備快速響應(yīng)-恢復(fù)陶瓷基納米纖維濕敏傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于陶瓷基濕敏傳感器制備技術(shù)，具體涉及一種利用電紡絲技術(shù)制備 快速響應(yīng)-恢復(fù)陶瓷基納米纖維濕敏傳感器的方法。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展以及人民生活質(zhì)量的提高，監(jiān)測(cè)和控制環(huán)境濕度在創(chuàng)造舒適 生活條件及工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中得到了越來(lái)越廣泛的重視。隨著智能納米材料的提出， 納米尺度的濕度傳感器在電子元器件和精密儀器的制備、紡織、制藥、食品保鮮、 空調(diào)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。雖然目前人們已經(jīng)制備出多種納米級(jí)濕度傳感器， 但是其低靈敏度、低響應(yīng)-恢復(fù)速度、低穩(wěn)定性、低壽命，限制了其應(yīng)用范圍及發(fā) 展空間。目前，還沒(méi)有見(jiàn)到可以利用電紡絲法來(lái)制備快速響應(yīng)-恢復(fù)陶瓷基納米纖 維濕敏傳感器的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用電紡絲法制備快速響應(yīng)-恢復(fù)陶瓷基納米纖維 濕敏傳感器的方法，通過(guò)該方法可以制備出響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間均為1-10秒的陶 瓷基納米纖維濕敏傳感器。
采用該方法制備的快速響應(yīng)-恢復(fù)陶瓷基納米纖維濕敏傳感器，不但具有快速 的響應(yīng)-恢復(fù)時(shí)間，其他技術(shù)指標(biāo)如靈敏度、穩(wěn)定性、使用壽命以及濕敏特性等均 達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品中的先進(jìn)水平，可以滿足工業(yè)技術(shù)的要求，能在微電子工業(yè)、 紡織、制藥、民用等領(lǐng)域中獲得較大的應(yīng)用。
本發(fā)明方法步驟如下
1、 二氧化鈦基納米纖維濕敏傳感器制備步驟如下
(1) 將0.01~0.50g堿金屬鹽或堿土金屬鹽溶解或分散于5~10ml無(wú)水乙醇， 在干燥條件下攪拌15~30分鐘使其完全溶解或分散，再加入0.3~0.5g 高分子模板化合物，在干燥室溫條件下攪拌6~8小時(shí)，使高分子徹底 溶解；
(2) 將1.0 2.0g二氧化鈦前驅(qū)體加入體積為2-5ml無(wú)水乙醇，同時(shí)加入等 體積的乙酸做穩(wěn)定劑，干燥條件下劇烈攪拌使其混合均勻，然后將獲得
的二氧化鈦前驅(qū)體溶液快速加入步驟(1)的溶液中；
(3)干燥條件下繼續(xù)攪拌15~60分鐘，待混合均勻后，將步驟(2)獲得的 混合溶液放入電紡絲設(shè)備的玻璃噴絲管中，玻璃噴絲管頭內(nèi)徑為 0.5~3mm，以鋁套為陽(yáng)極，用鋁箔作為陰極接受產(chǎn)物，兩極板間距離 為10~30cm，施加電壓為6~30 KV進(jìn)行電紡絲，經(jīng)過(guò)18~54小時(shí)紡 絲后，將在陰極板上獲得的含高分子模板的納米纖維膜在400~700°C 燒結(jié)3~5小時(shí)以除去高分子模板，從而得到纖維直徑50~300nm，具 有快速響應(yīng)一恢復(fù)速率的二氧化鈦基納米纖維濕敏傳感器。
2、氧化鋅或三氧化二鐵基納米纖維濕敏傳感器制備步驟如下
(1) 將0.5~2.0g水溶性高分子加入10~20 ml蒸餾水中，在10(TC下加熱 回流4~6小時(shí)，至溶液完全澄清，冷卻到室溫后，向體系中加入0.1~0.3 ml的表面活性劑攪拌1 3小時(shí)，使其混合均勻；
(2) 將0.5~1.5g可溶性鋅鹽或鐵鹽加入5~10ml蒸餾水中，再加入 0.01~0.50g堿金屬鹽或堿土金屬鹽，攪拌至溶解，再將該混合溶液加 入步驟(1)溶液中；
(3) 繼續(xù)攪拌1~3小時(shí)，使溶液混合均勻，將溶液放入電紡絲設(shè)備的玻璃 噴絲管中，玻璃噴絲管頭內(nèi)徑為0.5~3mm，以銅電極為陽(yáng)極，用鋁箔 作為陰極接受產(chǎn)物，兩極板間距離為10~30cm，施加電壓為6 30KV 進(jìn)行電紡絲，經(jīng)過(guò)18~54小時(shí)紡絲后，將在陰極極板上獲得的含水溶 性高分子的納米纖維膜置于真空烘箱中，在70 8(TC下烘干6~8小時(shí)， 然后在400 70(TC下燒結(jié)3~5小時(shí)以除去水溶性高分子，從而得到纖 維直徑50~300nm，具有快速響應(yīng)-恢復(fù)速率的氧化鋅或三氧化二鐵基 納米纖維濕敏傳感器。
本發(fā)明方法1中所述的堿金屬鹽是氯化鋰、氯化鈉或氯化鉀，堿土金屬鹽是 氯化鎂或氯化鈣；堿金屬鹽或堿土金屬鹽由于易吸水或吸潮，需經(jīng)過(guò)處理后方可 使用，將金屬鹽放入真空烘箱，12(TC下烘6 12小時(shí)，除去水分或結(jié)晶水，放在 真空干燥器中備用。所述的高分子模板化合物是聚乙烯吡咯烷酮(或聚乙烯醇等)； 所述的二氧化鈦前驅(qū)體是鈦酸丁酯(或四異丙氧基鈦等)；所述的穩(wěn)定劑是乙酸 (或濃鹽酸等)。
本發(fā)明方法2中所述的水溶性高分子是聚乙烯醇或聚乙烯吡咯垸酮；所述的 可溶性鋅鹽是醋酸鋅或硝酸鋅；所述的可溶性鐵鹽是硝酸鐵或氯化鐵；所述的堿
金屬鹽是氯化鋰、氯化鈉或氯化鉀；所述的堿土金屬鹽是氯化鎂或氯化鈣；表面
活性劑是曲拉通-x1009 (Triton-x100)。
所有高分子原料及表面活性劑均可從美國(guó)Aldrich化學(xué)試劑公司以商品形式 獲得，所有金屬鹽及溶劑均可從天津天泰精細(xì)化學(xué)品有限公司以商品形式獲得。
本發(fā)明的機(jī)制可做如下理解可溶性金屬鹽或氧化物前驅(qū)體與高分子混合溶 解后進(jìn)行高壓混紡，得到以高分子為模板的復(fù)合纖維。根據(jù)所選的金屬前驅(qū)體和 高分子，選擇適合的燒結(jié)溫度和升溫程序，在高溫下將復(fù)合纖維中的高分子模板 燒除，同時(shí)使氧化物前驅(qū)體在高溫下氧化并結(jié)晶，形成陶瓷氧化物基納米纖維。
陶瓷基濕敏傳感器的作用機(jī)理為當(dāng)水分子碰撞到陶瓷表面時(shí)，部分發(fā)生解
離，與金屬氧化物(二氧化鈦、氧化鋅、三氧化二鐵等)中的離子形成氫氧化物， 使材料瞬時(shí)電阻降低從而產(chǎn)生濕敏活性。這就要求性能優(yōu)良的濕敏傳感器需要有 足夠大的比表面積和足夠多的離子。本發(fā)明所制得的陶瓷基納米纖維具有很大的 比表面積，易于吸附水分，而堿金屬或堿土金屬離子的引入一方面增加了材料的 活性離子，另一方面降低了材料的本征電阻，從而提高了材料的靈敏度，大大降 低了傳感器的響應(yīng)恢復(fù)速率。
本方法首次在國(guó)際上成功的制備出具有快速響應(yīng)-恢復(fù)速率的陶瓷基納米纖 維濕敏傳感器，具有制備工藝簡(jiǎn)單，便于操作和重復(fù)等優(yōu)點(diǎn)，且生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單方 便，對(duì)生產(chǎn)條件要求較低，生產(chǎn)成本低廉。所得濕敏傳感器不但具有超快的響應(yīng)-恢復(fù)速率，其他各項(xiàng)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)國(guó)際先進(jìn)水平，具有良好的市場(chǎng) 應(yīng)用前景，易于推廣和應(yīng)用。


圖1:為本發(fā)明所使用的電紡絲設(shè)備工作示意圖； 圖2:實(shí)施例3所制得的二氧化鈦/氯化鋰復(fù)合纖維掃描電鏡照片； 圖3:實(shí)施例6所制得的二氧化鈦/氯化鉀復(fù)合纖維掃描電鏡照片； 圖4:實(shí)施例12所制得的二氧化鈦/氯化鈉復(fù)合纖維掃描電鏡照片； 圖5:實(shí)施例18所制得的二氧化鈦/氯化鈣復(fù)合纖維掃描電鏡照片； 圖6:實(shí)施例22所制得的二氧化鈦/氯化鎂復(fù)合纖維掃描電鏡照片； 圖7:實(shí)施例27所制得的氧化鋅/氯化鋰復(fù)合纖維掃描電鏡照片； 圖8:實(shí)施例33所制得的氧化鋅/氯化鉀復(fù)合纖維掃描電鏡照片； 圖9:實(shí)施例39所制得的氧化鋅/氯化鎂復(fù)合纖維掃描電鏡照片； 圖10:實(shí)施例42所制得的氧化鐵/氯化鋰復(fù)合纖維掃描電鏡照片； 圖11:實(shí)施例48所制得的氧化鐵/氯化鉀復(fù)合纖維掃描電鏡照片；
圖12:實(shí)施例51所制得的氧化鐵/氯化鈣復(fù)合纖維掃描電鏡照片；
圖13:實(shí)施例3、 6、 12、 18和22所制得的二氧化鈦復(fù)合纖維與純二氧化
鈦纖維的濕敏測(cè)試對(duì)比曲線；
圖14:實(shí)施例27、 33、 36和39所制得的氧化鋅復(fù)合纖維與純氧化鋅纖維
的濕敏測(cè)試對(duì)比曲線；
圖15:實(shí)施例42、 45、 48、 51和54所制得的三氧化二鐵纖維濕敏測(cè)試曲
線；
圖16:實(shí)施例8所制得的二氧化鈦/氯化鉀復(fù)合纖維響應(yīng)-恢復(fù)曲線(十次循
環(huán))；
圖17:實(shí)施例27所制得的氧化鋅/氯化鋰復(fù)合纖維響應(yīng)-恢復(fù)曲線(十次循
環(huán))；
圖18:實(shí)施例42所制得的三氧化二鐵/氯化鋰復(fù)合纖維響應(yīng)-恢復(fù)曲線(十 次循環(huán))；
圖19:實(shí)施例8所制得的二氧化鈦/氯化鉀復(fù)合纖維濕滯曲線；
圖20:實(shí)施例27所制得的氧化鋅/氯化鋰復(fù)合纖維濕滯曲線；
圖21:實(shí)施例42所制得的三氧化二鐵/氯化鋰復(fù)合纖維濕滯曲線；
如圖1所示，1為高壓電源，2為玻璃噴絲管，3為噴射出的高分子/金屬鹽 混合溶液，4為金屬電極作為陽(yáng)極，5為劈裂的納米纖維，6為鋁箔接受板作為陰極。
如圖2-12所示，可以看出本發(fā)明所制得的多種復(fù)合納米纖維，纖維形貌良好， 直徑均一，纖維直徑在50-300nm之間。
如圖13-15所示，可以看出相對(duì)于純纖維，本發(fā)明所制得的復(fù)合陶瓷纖維的 電阻隨濕度變化跨度更大(均接近或超過(guò)4個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn))，線性度更 好，這證明本發(fā)明所制得的陶瓷纖維有著優(yōu)良的濕敏特性。
如圖16-化所示，可以清晰地看出，本發(fā)明所制得的陶瓷纖維有著極短的響 應(yīng)及恢復(fù)時(shí)間，其響應(yīng)及恢復(fù)時(shí)間均在10s以內(nèi)，說(shuō)明本發(fā)明所制得的陶瓷纖維 響應(yīng)恢復(fù)速度快，靈敏度高；同時(shí)10次循環(huán)數(shù)據(jù)重復(fù)性好，說(shuō)明本發(fā)明所制得的 陶瓷纖維具有很高的穩(wěn)定性。
如圖19-21所示，可以清晰的看出本發(fā)明所制得的陶瓷纖維濕滯曲線重合度 很高，說(shuō)明材料具有優(yōu)良的吸附脫附性能，可以反復(fù)使用，有更長(zhǎng)的使用壽命。
具體實(shí)施例方式
1、利用電紡絲法制備二氧化鈦基納米纖維濕敏傳感器 實(shí)施例1:
在50 ml錐形瓶中，將0.02g氯化鋰溶于7ml無(wú)水乙醇，用封口膜封住瓶口 在室溫下攪拌15min使其徹底溶解。將0.4g聚乙烯吡咯烷酮加入到上述溶液中， 繼續(xù)封口在室溫下攪拌6h。另取一 50ml錐形瓶，依次加入2.5ml無(wú)水乙醇、2.5ml 乙酸、1.2g鈦酸丁酯，用封口膜封口在室溫下劇烈攪拌10min。將高分子化合物 溶液與鈦酸丁酯溶液混合，繼續(xù)封口在室溫下攪拌20min。將混合好的溶液放入 電紡絲設(shè)備的噴絲管中，噴絲管頭的內(nèi)徑為1mm，以鋁套作陽(yáng)極，用鋁箔作為陰 極接受產(chǎn)物，兩極間距離為20cm，施加電壓為12kV進(jìn)行電紡絲。電紡絲30小 時(shí)后，將陰極板上接收的納米纖維膜裝入柑堝放入馬弗爐，在50(TC下燒結(jié)4小 時(shí)。所得二氧化鈦/氯化鋰復(fù)合納米纖維直徑在200-250nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間 為5s，恢復(fù)時(shí)間為2s。
實(shí)施例2:
如實(shí)施例1所述，將0.05g氯化鋰溶于7ml無(wú)水乙醇，其余條件及反應(yīng)過(guò)程 相同，所得二氧化鈦/氯化鋰復(fù)合納米纖維直徑在150-200nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí) 間為4s，恢復(fù)時(shí)間為2s。
實(shí)施例3:
在50ml錐形瓶中，將0.1g氯化鋰溶于7ml無(wú)水乙醇，用封口膜封住瓶口在 室溫下攪拌15min使其徹底溶解。將0.5g聚乙烯吡咯烷酮加入到上述溶液中，繼 續(xù)封口在室溫下攪拌6h。另取一50ml錐形瓶，依次加入2.5ml無(wú)水乙醇、2.5ml 乙酸、1.5g鈦酸丁酯，其余步驟如實(shí)施例1，所得二氧化鈦/氯化鋰復(fù)合納米纖維 直徑在150-180nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為4s，恢復(fù)時(shí)間為1s。
實(shí)施例4:
在50ml錐形瓶中，將0.2g氯化鋰溶于7.5ml無(wú)水乙醇，用封口膜封住瓶口 在室溫下攪拌15min使其徹底溶解。將0.45g聚乙烯吡咯烷酮加入到上述溶液中， 繼續(xù)封口在室溫下攪拌6h。另取一50ml錐形瓶，依次加入3ml無(wú)水乙醇、3ml 乙酸、1.5g鈦酸丁酯，其余步驟如實(shí)施例1，所得二氧化鈦/氯化鋰復(fù)合納米纖維 直徑在120-150nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為4s，恢復(fù)時(shí)間為2s。
實(shí)施例5:
在50 ml錐形瓶中，將0.4g氯化鋰溶于10ml無(wú)水乙醇，用封口膜封住瓶口 在室溫下攪拌15min使其徹底溶解。將0.5g聚乙烯吡咯烷酮加入到上述溶液中， 繼續(xù)封口在室溫下攪拌6h。另取一50ml錐形瓶，依次加入4ml無(wú)水乙醇、4ml 乙酸、1.8g鈦酸丁酯，其余步驟如實(shí)施例1，所得二氧化鈦/氯化鋰復(fù)合納米纖維 直徑在100-150nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為3s,恢復(fù)時(shí)間為2s。
實(shí)施例6:
在50 ml錐形瓶中，將0.02g氯化鉀加入7ml無(wú)水乙醇中，用封口膜封住瓶 口在室溫下攪拌30min使其徹底分散。將0.4g聚乙烯吡咯烷酮加入到上述溶液中， 繼續(xù)封口在室溫下攪拌6h。另取一50ml錐形瓶，依次加入2.5ml無(wú)水乙醇、2.5ml 乙酸、1.2g鈦酸丁酯，其余步驟如實(shí)施例1，在500。C下燒結(jié)3小時(shí)。所得二氧 化鈦/氯化鉀復(fù)合納米纖維直徑在150-200nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為6s，恢復(fù)時(shí) 間為3s。
實(shí)施例7:
在50 ml錐形瓶中，將0.05g氯化鉀加入7ml無(wú)水乙醇中，用封口膜封住瓶 口在室溫下攪拌30min使其徹底分散。將0.4g聚乙烯吡咯垸酮加入到上述溶液中， 繼續(xù)封口在室溫下攪拌6h。另取一50ml錐形瓶，依次加入2.5ml無(wú)水乙醇、2.5ml 乙酸、1.2g鈦酸丁酯，其余步驟如實(shí)施例1，在50(TC下燒結(jié)3小時(shí)。所得二氧 化鈦/氯化鉀復(fù)合納米纖維直徑在150-180nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為5s，恢復(fù)時(shí) 間為3s。
實(shí)施例8:
在50 ml錐形瓶中，將0.08g氯化鉀加入7ml無(wú)水乙醇中，用封口膜封住瓶 口在室溫下攪拌30min使其徹底分散。將0.45g聚乙烯吡咯烷酮加入到上述溶液 中，繼續(xù)封口在室溫下攪拌6h。另取一50ml錐形瓶，依次加入3ml無(wú)水乙醇、 3ml乙酸、1.5g鈦酸丁酯，其余步驟如實(shí)施例1，在50(TC下燒結(jié)3小時(shí)。所得 二氧化鈦/氯化鉀復(fù)合納米纖維直徑在120-150nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為4s，恢 復(fù)時(shí)間為3s。
實(shí)施例9:
在50 ml錐形瓶中，將0.15g氯化鉀加入7ml無(wú)水乙醇中，用封口膜封住瓶 口在室溫下攪拌30min使其徹底分散。將0.45g聚乙烯吡咯烷酮加入到上述溶液
中，繼續(xù)封口在室溫下攪拌6h。另取一50ml錐形瓶，依次加入3ml無(wú)水乙醇、 3ml乙酸、1.5g鈦酸丁酯，其余步驟如實(shí)施例1，在50(TC下燒結(jié)3小時(shí)。所得 二氧化鈦/氯化鉀復(fù)合納米纖維直徑在100-150nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為4s，恢 復(fù)時(shí)間為2s。
實(shí)施例10:
在50 ml錐形瓶中，將0.30g氯化鉀加入8ml無(wú)水乙醇中，用封口膜封住瓶 口在室溫下攪拌30min使其徹底分散。將0.5g聚乙烯吡咯垸酮加入到上述溶液中， 繼續(xù)封口在室溫下攪拌6h。另取一50ml錐形瓶，依次加入3ml無(wú)水乙醇、3ml 乙酸、1.5g鈦酸丁酯，其余步驟如實(shí)施例1，在50(TC下燒結(jié)3小時(shí)。所得二氧 化鈦/氯化鉀復(fù)合納米纖維直徑在100-150nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為6s，恢復(fù)時(shí) 間為2s。
實(shí)施例11:
在50 ml錐形瓶中，將0.04g氯化鈉加入6ml無(wú)水乙醇中，用封口膜封住瓶 口在室溫下攪拌30min使其徹底分散。將0.4g聚乙烯吡咯垸酮加入到上述溶液中， 繼續(xù)封口在室溫下攪拌6h。另取一50ml錐形瓶，依次加入2.5ml無(wú)水乙醇、2.5ml 乙酸、1.2g鈦酸丁酯，其余步驟如實(shí)施例1，所得二氧化鈦/氯化鈉復(fù)合納米纖維 直徑在180-250nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為5s，恢復(fù)時(shí)間為3s。
實(shí)施例12:
在50 ml錐形瓶中，將0.08g氯化鈉加入7ml無(wú)水乙醇中，用封口膜封住瓶 口在室溫下攪拌30min使其徹底分散。將0.4g聚乙烯吡咯垸酮加入到上述溶液中， 繼續(xù)封口在室溫下攪拌6h。另取一50ml錐形瓶，依次加入2.5ml無(wú)水乙醇、2.5ml 乙酸、1.2g鈦酸丁酯，其余步驟如實(shí)施例1，在50(TC下燒結(jié)3小時(shí)。所得二氧 化鈦/氯化鈉復(fù)合納米纖維直徑在150-200nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為6s，恢復(fù)時(shí) 間為2s。
實(shí)施例13:
在50 ml錐形瓶中，將0.15g氯化鈉加入7ml無(wú)水乙醇中，用封口膜封住瓶 口在室溫下攪拌30min使其徹底分散。將0.45g聚乙烯吡咯垸酮加入到上述溶液 中，繼續(xù)封口在室溫下攪拌6h。另取一50ml錐形瓶，依次加入3ml無(wú)水乙醇、 3ml乙酸、1.5g鈦酸丁酯，其余步驟如實(shí)施例1，所得二氧化鈦/氯化鈉復(fù)合納米
纖維直徑在150-180nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為5s，恢復(fù)時(shí)間為3s。
實(shí)施例14:
在50ml錐形瓶中，將0.3g氯化鉀加入7.5ml無(wú)水乙醇中，用封口膜封住瓶 口在室溫下攪拌30min使其徹底分散。將0.45g聚乙烯吡咯烷酮加入到上述溶液 中，繼續(xù)封口在室溫下攪拌6h。另取一50ml錐形瓶，依次加入3ml無(wú)水乙醇、 3ml乙酸、1.5g鈦酸丁酯，其余步驟如實(shí)施例1，所得二氧化鈦/氯化鉀復(fù)合納米 纖維直徑在120-150nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為5s，恢復(fù)時(shí)間為2s。
實(shí)施例15:
在50ml錐形瓶中，將0.4g氯化鉀加入7.5ml無(wú)水乙醇中，用封口膜封住瓶 口在室溫下攪拌30min使其徹底分散。將0.5g聚乙烯吡咯垸酮加入到上述溶液中， 繼續(xù)封口在室溫下攪拌6h。另取一 50ml錐形瓶，依次加入3.5ml無(wú)水乙醇、3.5ml 乙酸、15g鈦酸丁酯，其余步驟如實(shí)施例1，所得二氧化鈦/氯化鉀復(fù)合納米纖維 直徑在120-150nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為4s，恢復(fù)時(shí)間為3s。
實(shí)施例16:
在50 ml錐形瓶中，將0.02g氯化鈣加入7ml無(wú)水乙醇中，用封口膜封住瓶 口在室溫下攪拌30min使其完全溶解。將0.4g聚乙烯吡咯烷酮加入到上述溶液中， 繼續(xù)封口在室溫下攪拌6h。另取一 50ml錐形瓶，依次加入2.5ml無(wú)水乙醇、2.5ml 乙酸、1.2g鈦酸丁酯，其余步驟如實(shí)施例1，所得二氧化鈦/氯化鈣復(fù)合納米纖維 直徑在200-300nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為6s，恢復(fù)時(shí)間為4s。
實(shí)施例17:
在50 ml錐形瓶中，將0.05g氯化鈣加入7ml無(wú)水乙醇中，用封口膜封住瓶 口在室溫下攪拌30min使其完全溶解。將0.4g聚乙烯吡咯垸酮加入到上述溶液中， 繼續(xù)封口在室溫下攪拌6h。另取一50ml錐形瓶，依次加入2.5ml無(wú)水乙醇、2.5ml 乙酸、1.2g鈦酸丁酯，其余步驟如實(shí)施例1，所得二氧化鈦/氯化鈣復(fù)合納米纖維 直徑在200-250nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為6s，恢復(fù)時(shí)間為3s。
實(shí)施例18:
在50 ml錐形瓶中，將0.10g氯化鈣加入7.5ml無(wú)水乙醇中，用封口膜封住 瓶口在室溫下攪拌30min使其完全溶解。將0.45g聚乙烯吡咯烷酮加入到上述溶
液中，繼續(xù)封口在室溫下攪拌6h。另取一50ml錐形瓶，依次加入3ml無(wú)水乙醇、 3ml乙酸、1.5g鈦酸丁酯，其余步驟如實(shí)施例1，所得二氧化鈦/氯化鈣復(fù)合納米 纖維直徑在150-200nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為4s，恢復(fù)時(shí)間為3s。
實(shí)施例19:
在50ml錐形瓶中，將0.2g氯化鈣加入8ml無(wú)水乙醇中，用封口膜封住瓶口 在室溫下攪拌30min使其完全溶解。將0.45g聚乙烯吡咯垸酮加入到上述溶液中， 繼續(xù)封口在室溫下攪拌6h。另取一50ml錐形瓶，依次加入3ml無(wú)水乙醇、3ml 乙酸、1.5g鈦酸丁酯，其余步驟如實(shí)施例1，所得二氧化鈦/氯化鈣復(fù)合納米纖維 直徑在100-180nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為4s，恢復(fù)時(shí)間為2s。
實(shí)施例20:
在50ml錐形瓶中，將0.3g氯化鈣加入8ml無(wú)水乙醇中，用封口膜封住瓶口 在室溫下攪拌30min使其完全溶解。將0.5g聚乙烯吡咯垸酮加入到上述溶液中， 繼續(xù)封口在室溫下攪拌6h。另取一 50ml錐形瓶，依次加入3.5ml無(wú)水乙醇、3.5ml 乙酸、1.5g鈦酸丁酯，其余步驟如實(shí)施例1，在50(TC下燒結(jié)3小時(shí)。所得二氧 化鈦/氯化鈣復(fù)合納米纖維直徑在80-150nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為5s，恢復(fù)時(shí)間 為2s。
實(shí)施例21:
在50 ml錐形瓶中，將0.01g氯化鎂加入7ml無(wú)水乙醇中，用封口膜封住瓶 口在室溫下攪拌30min使其完全溶解。將0.4g聚乙烯吡咯烷酮加入到上述溶液中， 繼續(xù)封口在室溫下攪拌6h。另取一 50ml錐形瓶，依次加入2.5ml無(wú)水乙醇、2.5ml 乙酸、1.2g鈦酸丁酯，其余步驟如實(shí)施例1，在50(TC下燒結(jié)3小時(shí)。所得二氧 化鈦/氯化鎂復(fù)合納米纖維直徑在150-200nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為6s，恢復(fù)時(shí) 間為3s。
實(shí)施例22:
在50 ml錐形瓶中，將0.05g氯化鎂加入7ml無(wú)水乙醇中，用封口膜封住瓶 口在室溫下攪拌30min使其完全溶解。將0.4g聚乙烯吡咯垸酮加入到上述溶液中， 繼續(xù)封口在室溫下攪拌6h。另取一50ml錐形瓶，依次加入2.5ml無(wú)水乙醇、2.5ml 乙酸、1.2g鈦酸丁酯，其余步驟如實(shí)施例1，在50(TC下燒結(jié)3小時(shí)。所得二氧 化鈦/氯化鎂復(fù)合納米纖維直徑在150-180nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為6s，恢復(fù)時(shí)
間為2s。 實(shí)施例23:
在50ml錐形瓶中，將0.1g氯化鎂加入7.5ml無(wú)水乙醇中，用封口膜封住瓶 口在室溫下攪拌30min使其完全溶解。將0.45g聚乙烯吡咯垸酮加入到上述溶液 中，繼續(xù)封口在室溫下攪拌6h。另取一50ml錐形瓶，依次加入3ml無(wú)水乙醇、 3ml乙酸、1.5g鈦酸丁酯，其余步驟如實(shí)施例1，在500。C下燒結(jié)3小時(shí)。所得 二氧化鈦/氯化鎂復(fù)合納米纖維直徑在坧0-200nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為4s，恢 復(fù)時(shí)間為2s。
實(shí)施例24:
在50ml錐形瓶中，將0.2g氯化鎂加入7.5ml無(wú)水乙醇中，用封口膜封住瓶 口在室溫下攪拌30min使其完全溶解。將0.45g聚乙烯吡咯烷酮加入到上述溶液 中，繼續(xù)封口在室溫下攪拌6h。另取一50ml錐形瓶，依次加入3ml無(wú)水乙醇、 3ml乙酸、1.5g鈦酸丁酯，其余步驟如實(shí)施例1，在50(TC下燒結(jié)3小時(shí)。所得 二氧化鈦/氯化鎂復(fù)合納米纖維直徑在100-200nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為4s，恢 復(fù)時(shí)間為3s。
實(shí)施例25:
在50ml錐形瓶中，將0.3g氯化鎂加入7.5ml無(wú)水乙醇中，用封口膜封住瓶 口在室溫下攪拌30min使其完全溶解。將0.5g聚乙烯吡咯烷酮加入到上述溶液中， 繼續(xù)封口在室溫下攪拌6h。另取一 50ml錐形瓶，依次加入3.5ml無(wú)水乙醇、3.5ml 乙酸、1.5g鈦酸丁酯，其余步驟如實(shí)施例1，在50CTC下燒結(jié)3小時(shí)。所得二氧 化鈦/氯化鎂復(fù)合納米纖維直徑在100-150nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為4s，恢復(fù)時(shí) 間為4s。
2、利用電紡絲法制備氧化鋅基納米纖維濕敏傳感器
實(shí)施例26:
在50 ml錐形瓶中，將1.0g聚乙烯醇加入15ml蒸餾水中，在10(TC下加熱 回流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml Triton-x100 繼續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入1g醋酸鋅、0.01g氯化 鋰、5ml蒸餾水，室溫下攪拌10min至完全溶解。將高分子溶液與金屬鹽溶液混 合，繼續(xù)在室溫下攪拌1小時(shí)。將混合好的溶液放入電紡絲設(shè)備的噴絲管中，噴
絲管頭的內(nèi)徑為1mm，以銅電極作為陽(yáng)極，用鋁箔作為陰極接受產(chǎn)物，兩極間距 離為20cm，施加電壓為15kV進(jìn)行電紡絲。經(jīng)30小時(shí)紡絲后，將陰極板上接收 的含高分子模板的納米纖維膜在真空烘箱中7(TC下烘干6小時(shí)除去溶劑，然后放 入馬弗爐，緩慢升溫至60(TC恒溫?zé)Y(jié)5小時(shí)。所得氧化鋅/氯化鋰復(fù)合納米纖維 直徑在150-250nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為6s，恢復(fù)時(shí)間為3s。
實(shí)施例27:
如實(shí)施例26，只是加入0.05g氯化鋰，其余相同，所得氧化鋅/氯化鋰復(fù)合納 米纖維直徑在150-200nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為6s，恢復(fù)時(shí)間為2s。
實(shí)施例28:
在50 ml錐形瓶中，將1.2g聚乙烯醇加入15ml蒸餾水中，在100。C下加熱 回流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100 繼續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入1g醋酸鋅、0.20g氯化 鋰、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例26，所得氧化鋅/氯化鋰復(fù)合納米纖維直徑在 100-150nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為6s，恢復(fù)時(shí)間為3s。
實(shí)施例29:
在50 ml錐形瓶中，將1.0g聚乙烯醇加入15ml蒸餾水中，在100。C下加熱 回流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100 繼續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入1g醋酸鋅、0.05g氯化 鈉、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例26，所得氧化鋅/氯化鈉復(fù)合納米纖維直徑在 180-250nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為5s，恢復(fù)時(shí)間為3s。
實(shí)施例30:
在50 ml錐形瓶中，將1.0g聚乙烯醇加入15ml蒸餾水中，在10(TC下加熱 回流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100 繼續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入1g醋酸鋅、0.1g氯化 鈉、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例26，所得氧化鋅/氯化鈉復(fù)合納米纖維直徑在 150-200nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為7s，恢復(fù)時(shí)間為3s。
實(shí)施例31:
在50 ml錐形瓶中，將1.2g聚乙烯醇加入15ml蒸餾水中，在10CTC下加熱
回流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100 繼續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入1g醋酸鋅、0.2g氯化 鈉、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例26，所得氧化鋅/氯化鈉復(fù)合納米纖維直徑在 150-180nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為6s，恢復(fù)時(shí)間為2s。
實(shí)施例32:
在50 ml錐形瓶中，將1.0g聚乙烯醇加入15ml蒸餾水中，在100。C下加熱 回流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100 繼續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入1g醋酸鋅、0.02g氯化 鉀、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例26，所得氧化鋅/氯化鉀復(fù)合納米纖維直徑在 150-250nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為6s，恢復(fù)時(shí)間為2s。
實(shí)施例33:
在50 ml錐形瓶中，將1.0g聚乙烯醇加入15ml蒸餾水中，在100。C下加熱 回流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100 繼續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入1g醋酸鋅、0.1g氯化 鉀、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例26，所得氧化鋅/氯化鉀復(fù)合納米纖維直徑在 150-200nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為6s，恢復(fù)時(shí)間為3s。
實(shí)施例34:
在50 ml錐形瓶中，將1.2g聚乙烯醇加入15ml蒸餾水中，在100。C下加熱 回流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100 繼續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一50ml錐形瓶，依次加入1.1g醋酸鋅、0.15g氯 化鋰、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例26，所得氧化鋅/氯化鉀復(fù)合納米纖維直徑 在120-180nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為5s，恢復(fù)時(shí)間為3s。
實(shí)施例35:
在50 ml錐形瓶中，將1.2g聚乙烯吡咯垸酮加入15ml蒸餾水中，在100°C 下加熱回流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100繼續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入1.2g硝酸鋅、 0.05g氯化鈣、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例26,然后放入馬弗爐，緩慢升溫 至700'C恒溫?zé)Y(jié)5小時(shí)。所得氧化鋅/氯化鈣復(fù)合納米纖維直徑在150-250nm 左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為6s，恢復(fù)時(shí)間為3s。
實(shí)施例36:
在50 ml錐形瓶中，將1.2g聚乙烯吡咯烷酮加入15ml蒸餾水中，在10CTC 下加熱回流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100繼續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入1.2g硝酸鋅、 0.1g氯化鈣、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例26，然后放入馬弗爐，緩慢升溫至 70(TC恒溫?zé)Y(jié)5小時(shí)。所得氧化鋅/氯化鈣復(fù)合納米纖維直徑在150-200nm左右， 濕敏響應(yīng)時(shí)間為5s，恢復(fù)時(shí)間為3s。
實(shí)施例37:
在50 ml錐形瓶中，將1.2g聚乙吡咯烷酮加入15ml蒸餾水中，在10(TC下 加熱回流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100 繼續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入1.2g硝酸鋅、0.20g氯 化鈣、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例26，然后放入馬弗爐，緩慢升溫至70(TC 恒溫?zé)Y(jié)5小時(shí)。所得氧化鋅/氯化鈣復(fù)合納米纖維直徑在100-150nm左右，濕 敏響應(yīng)時(shí)間為4s，恢復(fù)時(shí)間為3s。
實(shí)施例38:
在50 ml錐形瓶中，將1.2g聚乙烯吡咯烷酮加入15ml蒸餾水中，在10CTC 下加熱回流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100繼續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入1.2g硝酸鋅、 0.04g氯化鎂、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例26，然后放入馬弗爐，緩慢升溫 至70(TC恒溫?zé)Y(jié)5小時(shí)。所得氧化鋅/氯化鎂復(fù)合納米纖維直徑在150-300nm 左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為7s，恢復(fù)時(shí)間為3s。
實(shí)施例39:
在50 ml錐形瓶中，將1.2g聚乙烯吡咯烷酮加入15ml蒸餾水中，在100°C 下加熱回流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100繼續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入1.2g硝酸鋅、 0.15g氯化鎂、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例26，然后放入馬弗爐，緩慢升溫 至70(TC恒溫?zé)Y(jié)5小時(shí)。所得氧化鋅/氯化鎂復(fù)合納米纖維直徑在100-200nm 左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為6s，恢復(fù)時(shí)間為2s。實(shí)施例40:
在50 ml錐形瓶中，將1.2g聚乙烯吡咯垸酮加入15ml蒸餾水中，在10CTC 下加熱回流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100繼續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入1.2g硝酸鋅、 0.3g氯化鎂、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例26，然后放入馬弗爐，緩慢升溫至 70(TC恒溫?zé)Y(jié)5小時(shí)。所得氧化鋅/氯化鎂復(fù)合納米纖維直徑在150-250nm左右， 濕敏響應(yīng)時(shí)間為4s,恢復(fù)時(shí)間為3s。
3、利用電紡絲法制備三氧化二鐵基納米纖維濕敏傳感器
實(shí)施例41:
在50ml錐形瓶中，將1g聚乙烯醇加入15ml蒸餾水中，在10(TC下加熱回 流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100繼 續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入0.6g硝酸鐵、0.02g氯化 鋰、5ml蒸餾水，室溫下攪拌10min至完全溶解。將高分子溶液與金屬鹽溶液混 合，繼續(xù)在室溫下攪拌1小時(shí)。將混合好的溶液放入噴絲管中，噴絲管頭的內(nèi)徑 為1mm，以銅電極作為陽(yáng)極，用鋁箔作為陰極接受產(chǎn)物，兩極間距離為20cm， 施加電壓為15 kV進(jìn)行電紡絲。將陰極板上接收的納米纖維膜在真空烘箱中7CTC 下烘干6小時(shí)除去溶劑，然后放入馬弗爐，50CTC恒溫?zé)Y(jié)5小時(shí)。所得三氧化 二鐵/氯化鋰復(fù)合納米纖維直徑在200-250nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為7s，恢復(fù)時(shí) 間為3s。
實(shí)施例42:
在50ml錐形瓶中，將1g聚乙烯醇加入15ml蒸餾水中，在10(TC下加熱回 流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100繼 續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入0.6g硝酸鐵、0.1g氯化 鋰、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例41，所得三氧化二鐵/氯化鋰復(fù)合納米纖維直 徑在120-200nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為6s，恢復(fù)時(shí)間為2s。
實(shí)施例43:
在50ml錐形瓶中，將1g聚乙烯醇加入15ml蒸餾水中，在10(TC下加熱回 流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100繼 續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入0.6g硝酸鐵、0.2g氯化
鋰、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例41，所得三氧化二鐵/氯化鋰復(fù)合納米纖維直 徑在100-180nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為5s，恢復(fù)時(shí)間為3s。
實(shí)施例44:
在50ml錐形瓶中，將1g聚乙烯醇加入15ml蒸餾水中，在100'C下加熱回 流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100繼 續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入0.6g硝酸鐵、0.05g氯化 鈉、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例41，所得三氧化二鐵/氯化鈉復(fù)合納米纖維直 徑在200-250nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為6s，恢復(fù)時(shí)間為3s。
實(shí)施例45:
在50ml錐形瓶中，將1g聚乙烯醇加入15ml蒸餾水中，在10(TC下加熱回 流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100繼 續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入0.7g硝酸鐵、0.1g氯化 鈉、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例41，所得三氧化二鐵/氯化鈉復(fù)合納米纖維直 徑在150-200nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為5s，恢復(fù)時(shí)間為2s。
實(shí)施例46:
在50 ml錐形瓶中，將1.1g聚乙烯醇加入15ml蒸餾水中，在10(TC下加熱 回流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100 繼續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入0.7g硝酸鐵、0.3g氯 化鈉、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例41，所得三氧化二鐵/氯化鈉復(fù)合納米纖維 直徑在100-150nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為5s，恢復(fù)時(shí)間為3s。
實(shí)施例47:
在50ml錐形瓶中，將1g聚乙烯醇加入15ml蒸餾水中，在10(TC下加熱回 流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100繼 續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入0.6g硝酸鐵、0.04g氯化 鉀、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例41，所得三氧化二鐵/氯化鉀復(fù)合納米纖維直 徑在180-250nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為6s，恢復(fù)時(shí)間為2s。
實(shí)施例48:
在50ml錐形瓶中，將1g聚乙烯醇加入15ml蒸餾水中，在100'C下加熱回
流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100繼 續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入0.6g硝酸鐵、0.1g氯化 鉀、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例41，所得三氧化二鐵/氯化鉀復(fù)合納米纖維直 徑在120-200nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為6s，恢復(fù)時(shí)間為2s。
實(shí)施例49:
在50 ml錐形瓶中，將1.2g聚乙烯醇加入15ml蒸餾水中，在100。C下加熱 回流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100 繼續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入0.65g硝酸鐵、0.25g 氯化鉀、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例41，所得三氧化二鐵/氯化鉀復(fù)合納米纖 維直徑在100-150nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為5s，恢復(fù)時(shí)間為3s。
實(shí)施例50:
在50 ml錐形瓶中，將1.2g聚乙烯吡咯烷酮加入15ml蒸餾水中，在100°C 下加熱回流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100繼續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入0.5g氯化鐵、 0.02g氯化鈣、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例41，所得三氧化二鐵/氯化鈣復(fù)合 納米纖維直徑在200-350nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為6s，恢復(fù)時(shí)間為3s。
實(shí)施例51:
在50 ml錐形瓶中，將1.2g聚乙烯吡咯烷酮加入15ml蒸餾水中，在100°C 下加熱回流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100繼續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入0.5g氯化鐵、 0.15g氯化鈣、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例41，所得三氧化二鐵/氯化鈣復(fù)合 納米纖維直徑在150-200nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為5s，恢復(fù)時(shí)間為2s。
實(shí)施例52:
在50 ml錐形瓶中，將1.1g聚乙烯吡咯烷酮加入15ml蒸餾水中，在10CTC 下加熱回流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100繼續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入0.5g氯化鐵、 0.2g氯化鈣、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例41，所得三氧化二鐵/氯化鈣復(fù)合納 米纖維直徑在80-180nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為5s，恢復(fù)時(shí)間為3s。
實(shí)施例53:
在50 ml錐形瓶中，將1.2g聚乙烯吡咯垸酮加入15ml蒸餾水中，在10CTC 下加熱回流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100繼續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入0.5g氯化鐵、 0.04g氯化鎂、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例41，所得三氧化二鐵/氯化鎂復(fù)合 納米纖維直徑在180-250nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為6s，恢復(fù)時(shí)間為3s。
實(shí)施例54:
在50 ml錐形瓶中，將1.2g聚乙烯吡咯烷酮加入15ml蒸餾水中，在10CTC 下加熱回流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100繼續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入0.5g氯化鐵、 0.1g氯化鎂、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例41，所得三氧化二鐵/氯化鎂復(fù)合納 米纖維直徑在120-200nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為5s，恢復(fù)時(shí)間為2s。
實(shí)施例55:
在50 ml錐形瓶中，將1.2g聚乙烯吡咯烷酮加入15ml蒸餾水中，在100°C 下加熱回流4小時(shí)，至溶液完全澄清。冷卻到室溫后，向溶液中加入0.1ml triton-x100繼續(xù)攪拌1小時(shí)至均勻。另取一 50ml錐形瓶，依次加入0.5g氯化鐵、 0.15g氯化鎂、5ml蒸餾水，其余步驟如實(shí)施例41，所得三氧化二鐵/氯化鎂復(fù)合 納米纖維直徑在100-150nm左右，濕敏響應(yīng)時(shí)間為4s,恢復(fù)時(shí)間為3s。
權(quán)利要求
1、利用電紡絲法制備快速響應(yīng)-恢復(fù)二氧化鈦基納米纖維濕敏傳感器，其步驟如下(1)將0.01～0.50g堿金屬鹽或堿土金屬鹽溶解或分散于5～10ml無(wú)水乙醇，在干燥條件下攪拌15～30分鐘使其完全溶解或分散，再加入0.3～0.5g高分子模板化合物，在干燥室溫條件下攪拌6～8小時(shí)，使高分子徹底溶解；(2)將1.0～2.0g二氧化鈦前驅(qū)體加入體積為2-5ml無(wú)水乙醇，同時(shí)加入等體積的乙酸做穩(wěn)定劑，干燥條件下劇烈攪拌使其混合均勻，然后將獲得的二氧化鈦前驅(qū)體溶液快速加入步驟(1)的溶液中；(3)干燥條件下繼續(xù)攪拌15～60分鐘，待混合均勻后，將步驟(2)獲得的混合溶液放入電紡絲設(shè)備的玻璃噴絲管中，玻璃噴絲管頭內(nèi)徑為0.5～3mm，以鋁套為陽(yáng)極，用鋁箔作為陰極接受產(chǎn)物，進(jìn)行電紡絲，然后將在陰極板上獲得的含高分子模板的納米纖維膜在400～700℃燒結(jié)3～5小時(shí)以除去高分子模板，從而得到纖維直徑50～300nm，具有快速響應(yīng)-恢復(fù)速率的二氧化鈦基納米纖維濕敏傳感器。
2、 如權(quán)利要求1所述的利用電紡絲法制備快速響應(yīng)-恢復(fù)二氧化鈦基納米纖維濕 敏傳感器，其特征在于堿金屬鹽是氯化鋰、氯化鈉或氯化鉀；堿土金屬鹽是氯化鈣或氯化鎂。
3、 如權(quán)利要求1所述的利用電紡絲法制備快速響應(yīng)-恢復(fù)二氧化鈦基納米纖維濕敏傳感器，其特征在于高分子模板是聚乙烯吡咯垸酮。
4、 如權(quán)利要求1所述的利用電紡絲法制備快速響應(yīng)-恢復(fù)二氧化鈦基納米纖維濕敏傳感器，其特征在于二氧化鈦前驅(qū)體是鈦酸丁酯。
5、 如權(quán)利要求1所述的利用電紡絲法制備快速響應(yīng)-恢復(fù)二氧化鈦基納米纖維濕敏傳感器，其特征在于穩(wěn)定劑是乙酸。
6、 利用電紡絲法制備快速響應(yīng)-恢復(fù)氧化鋅或三氧化二鐵基納米纖維濕敏傳感器，其步驟如下(1)將0.5~2.0g水溶性高分子加入10~20 ml蒸餾水中，在10(TC下加熱回 流4~6小時(shí)，至溶液完全澄清，冷卻到室溫后，向體系中加入0.1 0.3ml 的表面活性劑攪拌1~3小時(shí)，使其混合均勻；(2) 將0.5~1.5g可溶性鋅鹽或鐵鹽加入5~10ml蒸餾水中，再加入 0.01 0.50g堿金屬鹽或堿土金屬鹽，攪拌至溶解，再將該混合溶液加入 步驟(1)溶液中；(3) 繼續(xù)攪拌1~3小時(shí)，使溶液混合均勻，將溶液放入電紡絲設(shè)備的玻璃噴 絲管中，玻璃噴絲管頭內(nèi)徑為0.5 3mm，以銅電極為陽(yáng)極，用鋁箔作為 陰極接受產(chǎn)物，進(jìn)行電紡絲，然后將在陰極板上獲得的含水溶性高分子 的納米纖維膜置于真空烘箱中，在70 8(TC下烘干6~8小時(shí)，然后在 400 70CTC下燒結(jié)3~5小時(shí)以除去水溶性高分子，從而得到纖維直徑 50~300nm，具有快速響應(yīng)-恢復(fù)速率的氧化鋅或三氧化二鐵基納米纖維 濕敏傳感器。
7、 如權(quán)利要求6所述的利用電紡絲法制備快速響應(yīng)-恢復(fù)氧化鋅或三氧化二鐵基 納米纖維濕敏傳感器，其特征在于水溶性高分子是聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷 酮。
8、 如權(quán)利要求6所述的利用電紡絲法制備快速響應(yīng)-恢復(fù)氧化鋅或三氧化二鐵基納米纖維濕敏傳感器，其特征在于可溶性鋅鹽是醋酸鋅或硝酸鋅；可溶性鐵 鹽是硝酸鐵或氯化鐵。
9、 如權(quán)利要求6所述的利用電紡絲法制備快速響應(yīng)-恢復(fù)氧化鋅或三氧化二鐵基納米纖維濕敏傳感器，其特征在于堿金屬鹽是氯化鋰、氯化鈉或氯化鉀；堿 土金屬鹽是氯化鈣或氯化鎂。
10、 如權(quán)利要求6所述的利用電紡絲法制備快速響應(yīng)-恢復(fù)氧化鋅或三氧化二鐵基 納米纖維濕敏傳感器，其特征在于表面活性劑是曲拉通-x100。
全文摘要
本發(fā)明具體是利用電紡絲技術(shù)制備快速響應(yīng)-恢復(fù)陶瓷基納米纖維濕敏傳感器的方法。它是以可溶性陶瓷前驅(qū)體、高分子、堿金屬或堿土金屬鹽和溶劑為原料，采用電紡絲技術(shù)，制備含高分子和陶瓷前驅(qū)體的復(fù)合纖維，然后將該纖維燒結(jié)除去高分子，從而得到陶瓷納米纖維材料。陶瓷納米纖維材料具有較高比表面積，對(duì)水分的吸附能力強(qiáng)，同時(shí)堿金屬或堿土金屬的引入增強(qiáng)了材料表面導(dǎo)電能力，使材料響應(yīng)恢復(fù)速率提高。由此方法制備的陶瓷納米纖維材料的響應(yīng)/恢復(fù)時(shí)間均在10s以內(nèi)，遠(yuǎn)優(yōu)于國(guó)際同類產(chǎn)品，同時(shí)其他技術(shù)指標(biāo)也均達(dá)到或超過(guò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。該方法適用于各種以可溶性金屬鹽為原料的陶瓷氧化物，具有設(shè)備簡(jiǎn)單，低成本，高性能，易于推廣等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N27/00GK101178372SQ20071005636
公開(kāi)日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2007年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月28日
發(fā)明者張弘楠, 李振宇, 威 王, 策 王, 偉 鄭 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)