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专利号: 2022106660315
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种水凝胶CO气体监测装置,其特征是:包括用于感应CO气体的CO气体感应模块、导电水凝胶、控制与传输模块、用于包裹控制与传输模块的抗压水凝胶基体,所述的控制与传输模块包括用于将CO气体感应模块产生的信号进行运算放大的信号调理模块、将运算放大的信号进行传输的无线传输模块;

CO气体感应模块设置在抗压水凝胶基体的一侧,且CO气体感应模块和抗压水凝胶基体之间设置叉指电极,所述叉指电极通过导电水凝胶与控制与传输模块连接,所述叉指电极、控制与传输模块分别与电源进行连接;CO气体感应模块吸收CO气体后,CO气体感应模块的整体电阻发生变化,产生信号,信号经由导电水凝胶传给信号调理模块进行运算放大,无线传输模块将放大的信号传输出去;

所述的CO气体感应模块采用的CO气体感应材料包括MXene材料和聚苯胺;

CO气体感应材料制备时,称取0.010gTi3AlC2溶于10ml去离子水超声混合30min,配置成Ti3AlC2水分散液,然后在30ml的2mol/L HCl溶液中加入200ul苯胺单体和Ti3AlC2水分散液磁力搅拌反应30min,缓慢加入20ml 0.1mol/L过硫酸铵盐酸溶液,持续搅拌反应3h,再加入

0.005g十六烷基三甲基溴化铵继续反应24h;过滤,用去离子水和乙醇反复洗涤,真空干燥后得到CO气体感应材料。

2.根据权利要求1所述的水凝胶CO气体监测装置,其特征是:

所述的信号调理模块与叉指电极连接,无线传输模块与信号调理模块连接,无线传输模块采用FM内置天线,传输协议为802.11ac。

3.根据权利要求1所述的水凝胶CO气体监测装置,其特征是:

信号调理模块和无线传输模块设置在保护壳中,保护壳被抗压水凝胶基体包裹,叉指电极通过导电水凝胶与控制与传输模块连接,导电水凝胶被柔韧绝缘胶包裹设置在抗压水凝胶基体中,电源设置在保护壳中。

4.根据权利要求1所述的水凝胶CO气体监测装置,其特征是:

在抗压水凝胶基体的一侧设置凹槽,CO气体感应模块设置在凹槽中。

5.根据权利要求1所述的水凝胶CO气体监测装置,其特征是:

所述的抗压水凝胶基体为添加了多巴胺的聚丙烯酰胺抗压水凝胶。

6.根据权利要求1所述的水凝胶CO气体监测装置,其特征是:

在CO气体感应模块远离抗压水凝胶集体的一侧设置有透气抗尘膜。

7.根据权利要求1所述的水凝胶CO气体监测装置,其特征是:

3+

所述的导电水凝胶是由纤维素纳米纤维溶液、聚多巴胺、聚丙烯酰胺和Fe 制备的,所述导电水凝胶为具有导电性、抗压性、柔韧性、粘附性和应变性的导电水凝胶。

8.根据权利要求7所述的水凝胶CO气体监测装置,其特征是:

所述纤维素纳米纤维溶液的制备:首先,将50ml的10wt%NaClO溶液放入一个密封的瓶子中备用;在水中加入30mg 2,2,6,6‑四甲基哌啶‑1‑氧基和100mg NaBr,搅拌溶解,再加入

10mg湿木浆进行分散;在磁搅拌下,滴加用移液管测量制备的NaClO溶液,然后继续滴加

0.5M NaOH溶液,使pH值长期维持在10,当溶液pH值不降低时,则反应完成,最后,用HCl将溶液调至中性,用去离子水洗涤4次,用超声细胞干扰剂超声处理15分钟,得到纤维素纳米纤维溶液。

9.根据权利要求7所述的水凝胶CO气体监测装置,其特征是:

所述导电水凝胶的制备:首先将制备的纤维素纳米纤维溶液稀释至0.5wt%,将20ml稀释的纤维素纳米纤维溶液放入烧杯中,然后加入NaOH,将溶液的pH调至10,然后将0.012g多巴胺溶于去离子水中,倒入纤维素纳米纤维溶液中,在温度为10℃,用磁力搅拌20分钟,直到溶液颜色变为棕黄色,然后加入5.5g丙烯酰胺,将冰浴的温度降至4℃以下,搅拌后的溶液保持5分钟,直到丙烯酰胺完全溶解,随后加入40ul的N,N,N',N'‑四甲基乙二胺,然后溶解0.6g过硫酸铵,再搅拌10min后溶液,将0.016g FeCl3溶于去离子水中,滴加到上述溶液中,搅拌10分钟,取出冰浴,将溶液倒入有盖培养皿中,用保温膜密封,最后将培养皿置于40℃恒温水浴中24h,获得导电水凝胶。