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专利号: 202010573892X
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于石墨烯红外发射单元的空气污染物检测仪,包括红外发射单元、探测单元以及设置在所述红外发射单元表面的滤光片,所述红外发射单元至少包括依次设置的聚铝硅酸盐层、石墨烯电热层、碳化硅层和可石墨化高分子层,以及穿插于所述碳化硅层和可石墨化高分子层的石墨烯微球。石墨烯电热层与电源相连,所述红外发射单元将电能转换成热能,并将热量以红外向外辐射,所述红外滤光片将所辐射的红外光进行过滤,以通过特定波段的红外光;石墨烯微球尺寸为2~5um,碳化硅层和可石墨化高分子层的总厚度不超过石墨烯微球尺寸的1/4,微球壁厚少于5个原子层。

所述探测单元探测红外光,当含有污染气体时,相应波段的红外光被污染气体吸收而强度减弱,从而实现污染气体的检测。

2.根据权利要求1所述的检测仪,其特征在于,还包括一用于收集待测气体的腔体,所述腔体内至少滤除对应于所述滤光片允许通过波段的红外光。

3.根据权利要求2所述的检测仪,其特征在于,所述红外发射单元和探测单元分别设置于腔体相对的两侧。

4.根据权利要求1所述的检测仪,其特征在于,所述滤光片波段在4.5-4.7μm时,用于检测气体中CO含量;滤光片在4.5-4.7μm的透过率至少在50%以上,其余波段的截止率在90%以上。

5.根据权利要求1所述的检测仪,其特征在于,所述滤光片波段在5.2-5.3μm时,用于检测气体中NO含量;滤光片在5.2-5.3μm的透过率至少在50%以上,其余波段的截止率在90%以上。

6.根据权利要求1所述的检测仪,其特征在于,所述滤光片波段在7.2-7.3μm时,用于检测气体中SO2含量。滤光片在7.2-7.3μm的透过率至少在50%以上,其余波段的截止率在

90%以上。

7.根据权利要求1所述的检测仪,其特征在于,所述可石墨化高分子层由可石墨化高分子构成,所述可石墨化高分子选自分子量为3000-30000的聚酰亚胺、沥青、或聚丙烯腈;所述聚铝硅酸盐层为长石(K2O·Al2O3·6SiO2)层、云母(K2O·2Al2O3·6SiO2·2H2O)层、高岭土(Al2O3·2SiO2·22H2O)层、沸石(Na2O·Al2O3·3SiO2·22H2O)层、石榴石(3CaO·Al2O3·3SiO2)层;所述石墨烯微球是由浓度为0.1mg/mL-1mg/mL的氧化石墨烯溶液喷雾而成,并经过化学还原和2800摄氏度高温处理制备得到,所述石墨烯微球的ID/IG值在0.001以下,且其尺度为2~5μm,壁厚小于4个原子层。

8.根据权利要求1所述的检测仪,其特征在于,所述红外发射单元是将多红外发射涂料在一基底上表面经离心喷涂、紫外固化后,进行加热定型后得到,所述离心的离心力范围为

4000-12000rcf;所述紫外固化的温度为80-150℃,时间为1-6h;所述红外发射涂料的原料按重量份计包括:1重量份石墨烯微球、100-1000重量份机械剥离石墨烯、0.02-0.12重量份可石墨化高分子低聚物、1-4重量份聚铝硅酸盐、0.5-2重量份超支化碳硅烷以及0.01-0.1份过氧化物交联剂。所述超支化碳硅烷的分子量小于10000,支化度为1.1-2。所述可石墨化高分子低聚物的种类选自聚酰亚胺、沥青、聚丙烯腈等,分子量为4000-12000。所述过氧化物交联剂包括但不限于:过氧化二异丙苯、过氧化甲乙酮、过氧化苯甲酸、2,5-二甲基-2,5双(叔丁基过氧基)己烷;聚铝硅酸盐选自长石(K2O·Al2O3·6SiO2)、云母(K2O·2Al2O3·

6SiO2·2H2O)、高岭土(Al2O3·2SiO2·22H2O)、沸石(Na2O·Al2O3·3SiO2·22H2O)、石榴石(3CaO·Al2O3·3SiO2)。

9.根据权利要求8所述的检测仪,其特征在于,加热定型的具体方法为:

升温到300℃,升温速度小于3℃/min,300℃保温2-4h;

升温到500℃,升温速度小于3℃/min,500℃保持1-2h;

快速升温到1600℃,升温速度大于100℃/min,1600℃保持1s-1min。