利索能及
我要发布
收藏
专利号: 202310699708X
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于具有多级介孔结构的金属酞菁MOFs纳米球阵列的传感器,其特征在于,包括依次层叠的具有二氧化硅介质层的柔性衬底、柔性叉指电极和具有多级介孔结构的金属酞菁MOFs纳米球阵列。

2.根据权利要求1所述的传感器,其特征在于,所述纳米球的尺寸为100‑200 nm,纳米球内均匀分布有第一级介孔,第一级介孔的孔径为3‑7 nm;所述纳米球阵列形成均匀分布的第二级介孔,第二级介孔的孔径为50‑100 nm。

3.一种权利要求1所述的基于具有多级介孔结构的金属酞菁MOFs纳米球阵列的传感器的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)在柔性衬底表面制备二氧化硅介质层,得到具有二氧化硅介质层的柔性衬底;

(2)在具有二氧化硅介质层的柔性衬底的表面制备柔性叉指电极;

(3)配制金属酞菁MOFs前驱体溶液:先制备作为模板剂的表面活性剂、膨胀剂和去离子水的混合溶液,再加入有机酸和含具有霍夫迈斯特效应的离子的化合物,混合后再加入金属盐、配体和金属酞菁,搅拌反应后得金属酞菁MOFs前驱体溶液;

(4)将步骤(2)制得的材料浸入步骤(3)制得的金属酞菁MOFs前驱体溶液中,依次进行旋涂处理、蒸汽辅助结晶处理、除去模板剂处理和低温等离子处理,即得传感器。

4.根据权利要求3所述的传感器的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述在柔性衬底表面制备二氧化硅介质层的步骤为:先对柔性衬底进行预处理,再通过沉积工艺在柔性衬底的表面沉积二氧化硅介质层;所述沉积工艺的参数为:射频频率为10‑20 kHz,射频功率为100‑200 W,通入的气体包括反应气体和稀释气体,反应气体包括硅化物、氧气和乙烯,硅化物、氧气和乙烯的气体流量比为10‑30:30‑50:4‑8,硅化物的流量为10‑30 sccm,硅化物为硅烷,稀释气体为氩气,氩气的气体流量为400‑1000 sccm,反应气压为5‑50 Pa,沉积温度为150‑250 ℃,沉积时间为5‑10 min,所得二氧化硅介质层的厚度为100‑300 nm;所述柔性衬底为超薄玻璃、聚酰亚胺薄膜或聚偏氟乙烯薄膜。

5.根据权利要求3所述的传感器的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述制备柔性叉指电极的步骤为:在具有二氧化硅介质层的柔性衬底的表面旋涂粘合剂,第一次烘干,继续旋涂负光刻胶,第二次烘干,曝光处理,第三次烘干,显影处理,再进行真空镀金属层,去除光刻胶后得柔性叉指电极;所述的粘合剂为六甲基二硅氮烷,旋涂的参数为:转速为3000‑

5000 rpm,时间为20‑40秒,第一次烘干的参数为:温度为80‑100 ℃,时间为2‑4分钟,所述负光刻胶为JSR系列负光刻胶,第二次烘干的参数为:温度为100‑120 ℃,时间为2‑4分钟;

2

曝光处理的参数为:光强度为2.4‑8.4 W/cm ,曝光时间为4‑40秒;第三次烘干的参数为:温度为90‑120℃,时间为2‑4分钟;显影处理的参数为:采用JSR系列显影剂进行喷涂显影,喷涂时间为40‑80秒;真空镀金属层的步骤为:首先沉积Ti/TiN层,利用低温沉积的方式淀积

20‑40 nm的钛金属和40‑60 nm氮化钛,钛作为粘接层,氮化钛作为辅助层,接着沉积40‑120 nm的金纳米层。

6.根据权利要求3所述的传感器的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述表面活性剂为F127、P123或PEO‑PS‑PEO,膨胀剂为1,3,5‑三甲基苯、三乙酸甘油酯或邻苯二甲酸二辛酯,膨胀剂与表面活性剂的摩尔比为4.5‑36.2:1。

7.根据权利要求3所述的传感器的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述有机酸为醋酸,具有霍夫迈斯特效应的离子为高氯酸根、硝酸根或硫酸根;所述有机酸和含具有霍夫迈斯特效应离子的化合物的摩尔比为6.8:1‑2。

8.根据权利要求3所述的传感器的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述金属盐为氯化钨,配体为2,5‑二氨基对苯二甲酸、2,5‑双((3‑羧基苯基)氨基)对苯二甲酸或2,5‑双(四唑)对苯二甲酸,金属酞菁为四(羧基苯氧基)锌酞菁、四(羧基苯氧基)钯酞菁、四(羧基苯氧基)锡酞菁或四(羧基苯氧基)铂酞菁,金属盐、配体和金属酞菁的摩尔比为1:0.3‑0.5:0.1‑

0.3,所述搅拌反应的温度为35‑55 ℃,时间为1.5‑3 h。

9.根据权利要求3所述的传感器的制备方法,其特征在于,步骤(4)中,所述旋涂处理的参数为:相对湿度为10‑50 %,速度为4000‑6000 rpm,时间为30‑60 s;所述蒸汽辅助结晶处理的参数为:将相对湿度为85‑95 %,温度为100‑120 ℃,反应时间为18‑30 h;所述低温等离子体的参数为:温度为0‑15℃,频率为40‑60 KHz,功率为100‑120 W,时间为5‑7 min。

10.一种权利要求1所述的基于具有多级介孔结构的金属酞菁MOFs纳米球阵列的传感器在检测ppb级3‑羟基‑2‑丁酮中的应用。