本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种基于功能化双壁碳纳米管传感器及其制备方法。
背景技术：
在当今时代，锂离子电池由于具有高能量密度、高功率密度以及长的循环使用寿命，而引起了人们极大的兴趣。然而，锂离子电池的安全问题一直以来都备受关注，尤其是应用在越来越热门的电动和混合电动车上。几起公布的电动汽车事故，比如：特斯拉汽车自燃，更突出强调了锂离子电池安全的重要性。锂离子电池的热失控是导致其着火爆炸的主要原因之一，电池过热会导致电解液蒸气析出。因此，监测电解液蒸气泄露是及时发现锂离子电池故障的一种有效途径。
碳酸二甲酯(dmc)是锂离子电池电解液的主要成分之一。由于它具有易挥发的特性，容易在空气中扩散，且分子中含有羰基、甲氧基等极性基团，dmc可以用作判断电解液是否发生泄露的目标气体。然而，目前，检测dmc的手段十分有限，常见的是采用气相色谱-质谱(gc-ms)进行检测。但是，gc-ms检测仪过于庞大，不利于进行实时的监测，急需一种便携又精准的微型传感器来进行dmc检测，以达到监测锂离子电池电解液泄露的目的。
为了制备出性能优异的微型传感器，需要选择合适的感应物质。常见的感应物质主要分为两类：有机传感物质和无机传感物质。有机类的传感物质有着较好的化学活性，具有灵敏度高、选择性好等优点。然而，有机传感物质由于稳定性差，难以长期稳定的使用。而无机传感物质具有优异的稳定性，可以在空气中稳定使用。碳纳米管作为无机传感物质之一，除了具有稳定性好的优点，它的表面容易通过化学反应进行修饰，因而是一种理想的传感物质。
碳纳米管又分为三种：单壁碳纳米管、双壁碳纳米管和多壁碳纳米管。单壁碳纳米管表面功能化后会破坏其共轭结构，从而使其导电性能大幅度下降，容易导致器件难以正常工作。多壁碳纳米管即使表面功能化，其灵敏度也比较低，这是由于多壁碳纳米管内层原子数量多，电流大，导致它受目标物质影响小。相比之下，双壁碳纳米管由于外层可以实现功能化，吸引目标物质，内层又保有一定的导电性，是一种理想的传感物质。
技术实现要素：
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于功能化双壁碳纳米管传感器。
本发明提供了一种基于功能化双壁碳纳米管传感器，用于监测锂离子电池电解液的泄露，具有这样的特征，包括：衬底，由绝缘层构成；电极，设置在绝缘层上表面；以及感应层，设置在电极上表面；其中，绝缘层的表面为平滑表面，感应层为功能化双壁碳纳米管层。
在本发明提供的基于功能化双壁碳纳米管传感器中，还可以具有这样的特征：其中，绝缘层的材料为不导电的无机材料或不导电的有机材料。
在本发明提供的基于功能化双壁碳纳米管传感器中，还可以具有这样的特征：其中，不导电的无机材料为长有二氧化硅的硅片或石英片，不导电的有机材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯pet或聚乳酸pla。
在本发明提供的基于功能化双壁碳纳米管传感器中，还可以具有这样的特征：其中，电极的材料为金属导电材料或非金属导电材料
在本发明提供的基于功能化双壁碳纳米管传感器中，还可以具有这样的特征：其中，金属导电材料为金、银或镉，非金属导电材料为导电聚合物。
在本发明提供的基于功能化双壁碳纳米管传感器中，还可以具有这样的特征：其中，功能化双壁碳纳米管为表面修饰有含羟基官能团的双壁碳纳米管，含羟基官能团为羟基、3，5-二羟基苯基或3，4，5-三羟基苯基。
本发明还提供了一种基于功能化双壁碳纳米管传感器的制备方法，具有这样的特征，包括如下步骤：步骤1，使用丙酮、异丙醇依次对衬底进行超声清洗，再用乙醇和去离子水冲洗衬底，最后用氮气吹干衬底的表面，得到处理后的衬底；步骤2，使用掩膜版遮挡处理后的衬底的顶部，并在真空蒸镀仪中将导电材料蒸镀到处理后的衬底的上表面，从而得到电极；步骤3，将双壁碳纳米管在空气中加热氧化来去除含碳杂质，而后将双壁碳纳米管浸泡在盐酸和双氧水的混合酸溶液中来去除金属杂质，接着将双壁碳纳米管通过混合纤维素酯真空抽滤，并用超纯水反复清洗，干燥后将处理后的双壁碳纳米管收集待用；步骤4，将处理后的双壁碳纳米管通过超声分散在十二烷基苯磺酸钠溶液中，分散完成后将重氮盐加入到分散液中，搅拌过夜，得到功能化双壁碳纳米管，而后将功能化双壁碳纳米管通过抽滤收集后，采用乙醇和超纯水清洗，得到清洗后的功能化双壁碳纳米管后收集待用；步骤5，将清洗后的功能化双壁碳纳米管超声分散在十二烷基苯磺酸钠溶液中，配制成功能化双壁碳纳米管溶液，并滴涂在等离子处理后的衬底上，在热台上加热干燥后，将其浸泡于去离子水中以去除十二烷基苯磺酸钠，而后从去离子水中取出并烘干，得到基于功能化双壁碳纳米管传感器其中，基于功能化双壁碳纳米管传感器上的功能化双壁碳纳米管的面积浓度范围为200～900ng/cm2。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的基于功能化双壁碳纳米管传感器及其制备方法，通过将双壁碳纳米管外壁针对感应物质进行功能化修饰，内壁保持导电性，制成感应活性物质，并以此制成传感器，实现了对锂离子电池电解液稳定、灵敏、准确的响应。并且本发明的传感器具有微型便携、制备简单，并且能够实现对微量锂离子电池电解液泄露的实时监测，展现出较高的灵敏度、选择性和稳定性，可实现大规模生产并应用于实际环境中。
以上均得益于该功能化双壁碳纳米管传感器具有简单的制备方法，工艺流程短，弥补了大型检测仪器的不足，而且该传感器能通过监测电学信号变化来进行锂离子电池电解液检测，因为设置的功能化双壁碳纳米管层能够与锂电池电解液产生氢键相互作用，从而引起器件电流的改变。不仅如此，该传感器的设计具有普适性，更便于使用，并且实用性强，该传感器直接将化学信号转换为电信号输出，无需其他专门仪器进行转化，可以通过连接显示模块做成直读式传感器，也因此该传感器具有微型、便携的特点，所以能够应用在汽车等领域中。
附图说明
图1是本发明的基于功能化双壁碳纳米管传感器的结构示意图；
图2是本发明的实施例中含羟基官能团的功能化双壁碳纳米管的化学结构图；
图3是本发明的实施例中基于功能化双壁碳纳米管传感器对不同浓度dmc蒸气响应的i-v曲线；
图4是本发明的实施例中基于功能化双壁碳纳米管传感器对dmc蒸气的实时检测的曲线图；
图5是本发明的实施例中基于功能化双壁碳纳米管传感器在浓度为0.5μl至50μl的dmc下的时间依赖性响应曲线图；
图6是本发明的实施例中基于功能化双壁碳纳米管传感器在不同电解液环境下的时间依赖性响应曲线图；
图7是本发明的实施例中基于功能化双壁碳纳米管传感器暴露在不同溶剂蒸气下的响应比率示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。
如图1所示，本发明的一种基于功能化双壁碳纳米管传感器100，用于监测锂离子电池电解液的泄露，包括衬底1、电极2以及感应层3。
衬底1由绝缘层组成，绝缘层的材料为不导电的无机材料或不导电的有机材料，且绝缘层的表面为平滑表面。
本发明中，不导电的无机材料为长有二氧化硅的硅片或石英片，不导电的有机材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯pet或聚乳酸pla等。
电极2设置在绝缘层上表面，且电极2的材料为金属导电材料或非金属导电材料。
本发明中，金属导电材料为金、银或铝，非金属导电材料为导电聚合物。
感应层3设置在电极上表面，且感应层3为功能化双壁碳纳米管层。
功能化双壁碳纳米管层为表面修饰有含羟基官能团的双壁碳纳米管，含羟基官能团为羟基、3，5-二羟基苯基或3，4，5-三羟基苯基等基团。
功能化双壁碳纳米管为能与锂离子电池电解液产生氢键相互作用的感应层。
本发明的基于功能化双壁碳纳米管传感器100的制备方法如下：
步骤1，使用丙酮、异丙醇依次对衬底进行超声清洗，再用乙醇和去离子水冲洗衬底，最后用氮气吹干衬底的表面，得到处理后的衬底；
步骤2，使用掩膜版遮挡处理后的衬底的顶部，并在真空蒸镀仪中将导电材料蒸镀到处理后的衬底的上表面，从而得到电极；
步骤3，将双壁碳纳米管在空气中加热氧化来去除含碳杂质，而后将双壁碳纳米管浸泡在盐酸和双氧水的混合酸溶液中来去除金属杂质，接着将双壁碳纳米管通过混合纤维素酯真空抽滤，并用超纯水反复清洗，干燥后将处理后的双壁碳纳米管收集待用；
步骤4，将处理后的双壁碳纳米管通过超声分散在十二烷基苯磺酸钠溶液中，分散完成后将重氮盐加入到分散液中，搅拌过夜，得到功能化双壁碳纳米管，而后将功能化双壁碳纳米管通过抽滤收集后，采用乙醇和超纯水清洗，得到清洗后的功能化双壁碳纳米管后收集待用；
步骤5，将清洗后的功能化双壁碳纳米管超声分散在十二烷基苯磺酸钠溶液中，配制成功能化双壁碳纳米管溶液，并滴涂在等离子处理后的衬底上，在热台上加热干燥后，将其去浸泡于去离子水中以去除十二烷基苯磺酸钠，而后从去离子水中取出并烘干，得到基于功能化双壁碳纳米管传感器。
本发明中，基于功能化双壁碳纳米管传感器上的功能化双壁碳纳米管的面积浓度范围为200～900ng/cm2。
<实施例1>
本实施例中，衬底1包括300nm厚度的二氧化硅绝缘层以及设置在绝缘层的下表面的硅层，双壁碳纳米管采用重氮盐修饰，重氮盐为3，5-二羟基重氮苯盐，功能化双壁碳纳米管化学结构如图2所示，二氧化硅绝缘层表面绝缘且光滑。本实施例中，功能化双壁碳纳米管层通过滴涂的方式制作，电极2由真空蒸镀法制作。
本实施例的基于功能化双壁碳纳米管传感器的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将1cm×1cm的衬底1依次使用丙酮和异丙醇各自超声清洗30min，之后再使用大量的去离子水和无水乙醇进行冲洗，最后使用氮气枪吹干衬底1的表面。
步骤2，通过掩膜的方式，在高真空条件下将金蒸镀到衬底上，从而得到电极2，且电极2的厚度约为40nm。
步骤3，将30mg双壁碳纳米管在空气中加热氧化来去除含碳杂质，而后将双壁碳纳米管浸泡在盐酸和双氧水的混合酸溶液中，来去除金属杂质，接着将双壁碳纳米管通过混合纤维素酯真空抽滤，并用超纯水反复清洗，干燥后收集待用；
步骤4，将30mg双壁碳纳米管通过超声分散于1wt％的十二烷基苯磺酸钠溶液中，待分散完成后，将重氮盐加入到分散液中，搅拌过夜，得到功能化双壁碳纳米管，而后将功能化双壁碳纳米管通过抽滤收集后，用乙醇和超纯水清洗待用；
步骤5，将功能化双壁碳纳米管超声分散于1wt％的十二烷基苯磺酸钠溶液中，配制成4×10-4mgml-1的功能化双壁碳纳米管溶液，并取2.25ml滴涂在等离子处理后的衬底上，在80℃热台上加热干燥后，将其去浸泡于去离子水中以去除十二烷基苯磺酸钠，而后从去离子水中取出并烘干，得到基于功能化双壁碳纳米管传感器，该传感器上功能化双壁碳纳米管的面积浓度为900ng/cm2。
图3是本发明的实施例中基于功能化双壁碳纳米管传感器对于不同浓度dmc蒸气的电流-电压响应曲线。
制备完成后，在室温以及大气环境下，使用k-4200型半导体测试仪和相关探针台，得到传感器在大气环境下的电流-电压曲线。随后测试功能化双壁碳纳米管传感器在dmc环境下的电流-电压曲线。将功能化双壁碳纳米管传感器放在一个容量为0.1l的密封腔体中，注入不同量的dmc液体，液体迅速挥发得到不同浓度的dmc蒸气，本实例中选取的是0.5μl，1μl，5μl，10μl和50μldmc挥发蒸气，随后对密封腔体中的传感器响应情况进行记录，结果如图3所示。
结果表明，相比于在空气中，器件的感应电流有了明显的下降，且随着dmc气体浓度的增加，感应电流也随之下降，说明该器件对于dmc气体具有良好的响应。
图4是本发明的实施例中基于功能化双壁碳纳米管传感器对dmc蒸气的实时检测的曲线图，其中，图4(a)是传感器输出电流在1μl的dmc蒸气下随时间的变化示意图；图4(b)是传感器输出电流在0.1μl的dmc蒸气下随时间的变化示意图。
将器件在固定电压下(0.5v)进行对dmc蒸气的实时检测。在0.1l密封腔体中注入1μldmc蒸气，达到响应平衡后释放蒸气，测试电流随时间变化曲线，结果如图4(a)所示。当注入1μldmc液体待其挥发完全后，基于功能化双壁碳纳米管的器件电流迅速下降4.32％。此外，在1μldmc挥发蒸气中，传感器响应的t90(输出电流下降至最低点的90％所需要的时间)为3.60s。同样，图4(b)所示，当注入0.1μldmc液体待其挥发完全后，基于功能化双壁碳纳米管的器件电流迅速下降0.52％，t90为6.89s。
图5是本发明的实施例中基于功能化双壁碳纳米管传感器在浓度为0.5μl至50μl的dmc下的时间依赖性响应曲线图。
在依次注入和排出0.5μl、1μl、5μl、10μl和50μl的dmc挥发蒸气后，测试电流随时间变化的曲线，如图5所示。研究结果表明，基于功能化双壁碳纳米管的传感器具有较高的灵敏度和较快的响应/恢复速度。
图6是本发明的实施例中基于功能化双壁碳纳米管传感器在不同电解液环境下的时间依赖性响应曲线图。
为了演示传感器对锂离子电池实际电解液的响应，对锂离子电池电解液的进行了实时检测，将不同量的电解液注入腔体内，并进行传感实验，基于功能化双壁碳纳米管的传感器可以检测电解液低至1μl，且电流下降比率可以达到4.83％。随着电解液浓度的逐渐增加，下降比率持续增加。当电解液分别注入5μl，10μl，20μl和50μl时，下降比率分别达到了8.06％，12.32％，13.74％和14.87％，对电解液表现出良好的响应特性。
图7是本发明的实施例中基于功能化双壁碳纳米管传感器暴露在不同溶剂蒸气下的响应比率示意图。
选择性是传感器的另一个重要特性，良好的选择性可以避免传感器发生误判。为了测试传感器的选择性，对其进行了选择性测试。如图7所示，基于功能化双壁碳纳米管的传感器被分别放置在了不同的化学气体中，包括48μl正己烷、36μl氯仿、47μl甲苯、23μl乙腈、46μl乙醚、33μl丙酮、44μl乙酸乙酯、26μl乙醇和50μldmc蒸气。研究结果表明，当暴露于非极性蒸气(如：正己烷)时，传感器响应微弱。当暴露于极性且包含氢键的蒸气(如：丙酮)中时，传感器电流发生了下降，但是，下降比率低于dmc蒸气。这说明基于功能化双壁碳纳米管的传感器对dmc蒸气具有较好的选择性。
本实施例的基于功能化双壁碳纳米管传感器的监测使用过程如下：
将本实施例的基于功能化双壁碳纳米管的传感器放置在锂离子电池组的不同位置，当锂离子电池组的电解液发生泄露时，电解液中的dmc会迅速挥发，形成蒸气，这些蒸气与基于功能化双壁碳纳米管传感器接触，并产生氢键作用，从而改变了传感器的输出电流，产生电学变化信号，同时，电学信号的变化传递到感应系统并触发报警器，精确报告锂离子电池出现的故障，让使用人员第一时间明确问题，妥善处理，减少损失以及避免更大的灾难。
<实施例2>
本对比例中，衬底1包括300nm厚度的二氧化硅绝缘层以及设置在绝缘层的下表面的硅层，双壁碳纳米管采用重氮盐修饰，重氮盐为3，5-二羟基重氮苯盐，功能化双壁碳纳米管化学结构如图2所示，二氧化硅绝缘层表面绝缘且光滑。本实施例中，功能化双壁碳纳米管层通过滴涂的方式制作，电极2由真空蒸镀法制作。
本实施例的基于功能化双壁碳纳米管传感器的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将1cm×1cm的衬底1依次使用丙酮和异丙醇各自超声清洗30min，之后再使用大量的去离子水和无水乙醇进行冲洗，最后使用氮气枪吹干衬底1的表面。
步骤2，通过掩膜的方式，在高真空条件下将金蒸镀到衬底上，从而得到电极2，且电极2的厚度约为40nm。
步骤3，将30mg双壁碳纳米管在空气中加热氧化来去除含碳杂质，而后将双壁碳纳米管浸泡在盐酸和双氧水的混合酸溶液中，来去除金属杂质，接着将双壁碳纳米管通过混合纤维素酯真空抽滤，并用超纯水反复清洗，干燥后收集待用；
步骤4，将30mg双壁碳纳米管通过超声分散于1wt％的十二烷基苯磺酸钠溶液中，待分散完成后，将重氮盐加入到分散液中，搅拌过夜，得到功能化双壁碳纳米管，而后将功能化双壁碳纳米管通过抽滤收集后，用乙醇和超纯水清洗待用；
步骤5，将功能化双壁碳纳米管超声分散于1wt％的十二烷基苯磺酸钠溶液中，配制成4×10-2mgml-1的功能化双壁碳纳米管溶液，并取5μl滴涂在等离子处理后的衬底上，在80℃热台上加热干燥后，将其去浸泡于去离子水中以去除十二烷基苯磺酸钠，而后从去离子水中取出并烘干，得到基于功能化双壁碳纳米管传感器，该传感器上功能化双壁碳纳米管的面积密度为200ng/cm2。
本实施例制备得到的传感器对dmc的响应性能要低于实施例1的传感器，本实施例中的传感器对于10μldmc的响应比率为5.51％，而实施例1中为11.95％，是低于实施例1中的响应比率。
<实施例3>
本对比例中，衬底1包括300nm厚度的二氧化硅绝缘层以及设置在绝缘层的下表面的硅层，双壁碳纳米管采用重氮盐修饰，重氮盐为3，5-二羟基重氮苯盐，功能化双壁碳纳米管化学结构如图2所示，二氧化硅绝缘层表面绝缘且光滑。本实施例中，功能化双壁碳纳米管层通过滴涂的方式制作，电极2由真空蒸镀法制作。
本实施例的基于功能化双壁碳纳米管传感器的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将1cm×1cm的衬底1依次使用丙酮和异丙醇各自超声清洗30min，之后再使用大量的去离子水和无水乙醇进行冲洗，最后使用氮气枪吹干衬底1的表面。
步骤2，通过掩膜的方式，在高真空条件下将金蒸镀到衬底上，从而得到电极2，且电极2的厚度约为40nm。
步骤3，将30mg双壁碳纳米管在空气中加热氧化来去除含碳杂质，而后将双壁碳纳米管浸泡在盐酸和双氧水的混合酸溶液中，来去除金属杂质，接着将双壁碳纳米管通过混合纤维素酯真空抽滤，并用超纯水反复清洗，干燥后收集待用；
步骤4，将30mg双壁碳纳米管通过超声分散于1wt％的十二烷基苯磺酸钠溶液中，待分散完成后，将重氮盐加入到分散液中，搅拌过夜，得到功能化双壁碳纳米管，而后将功能化双壁碳纳米管通过抽滤收集后，用乙醇和超纯水清洗待用；
步骤5，将功能化双壁碳纳米管超声分散于1wt％的十二烷基苯磺酸钠溶液中，配制成4×10-2mgml-1的功能化双壁碳纳米管溶液，并取12.5μl滴涂在等离子处理后的衬底上，在80℃热台上加热干燥后，将其去浸泡于去离子水中以去除十二烷基苯磺酸钠，而后从去离子水中取出并烘干，得到基于功能化双壁碳纳米管传感器，该传感器上功能化双壁碳纳米管的面积密度为500ng/cm2。
本实施例制备得到的传感器对dmc的响应性能要低于实施例1的传感器，本实施例中的传感器对于10μldmc的响应比率为10.87％，而实施例1中为11.95％，是低于实施例1中的响应比率。
<实施例4>
本对比例中，衬底1包括300nm厚度的二氧化硅绝缘层以及设置在绝缘层的下表面的硅层，双壁碳纳米管采用重氮盐修饰，重氮盐为3，5-二羟基重氮苯盐，功能化双壁碳纳米管化学结构如图2所示，二氧化硅绝缘层表面绝缘且光滑。本实施例中，功能化双壁碳纳米管层通过滴涂的方式制作，电极2由真空蒸镀法制作。
本实施例的基于功能化双壁碳纳米管传感器的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将1cm×1cm的衬底1依次使用丙酮和异丙醇各自超声清洗30min，之后再使用大量的去离子水和无水乙醇进行冲洗，最后使用氮气枪吹干衬底1的表面。
步骤2，通过掩膜的方式，在高真空条件下将金蒸镀到衬底上，从而得到电极2，且电极2的厚度约为40nm。
步骤3，将30mg双壁碳纳米管在空气中加热氧化来去除含碳杂质，而后将双壁碳纳米管浸泡在盐酸和双氧水的混合酸溶液中，来去除金属杂质，接着将双壁碳纳米管通过混合纤维素酯真空抽滤，并用超纯水反复清洗，干燥后收集待用；
步骤4，将30mg双壁碳纳米管通过超声分散于1wt％的十二烷基苯磺酸钠溶液中，待分散完成后，将重氮盐加入到分散液中，搅拌过夜，得到功能化双壁碳纳米管，而后将功能化双壁碳纳米管通过抽滤收集后，用乙醇和超纯水清洗待用；
步骤5，将功能化双壁碳纳米管超声分散于1wt％的十二烷基苯磺酸钠溶液中，配制成4×10-2mgml-1的功能化双壁碳纳米管溶液，并取17.5μl滴涂在等离子处理后的衬底上，在80℃热台上加热干燥后，将其去浸泡于去离子水中以去除十二烷基苯磺酸钠，而后从去离子水中取出并烘干，得到基于功能化双壁碳纳米管传感器，该传感器上功能化双壁碳纳米管的面积密度为700ng/cm2。
本实施例制备得到的传感器对dmc的响应性能要低于实施例1的传感器，本实施例中的传感器对于10μldmc的响应比率为11.72％，而实施例1中为11.95％，是低于实施例1中的响应比率。
实施例的作用与效果
根据实施例1可知，当基于功能化双壁碳纳米管传感器对dmc蒸汽进行实时检测时，传感器的电流迅速下降；当基于功能化双壁碳纳米管传感器在浓度为0.5μl至50μl的dmc下对时间依赖性进行测试时，基于功能化双壁碳纳米管传感器具有较高的灵敏度和较快的响应/恢复速度；当基于功能化双壁碳纳米管传感器对锂离子电池电解液进行实时检测时，随着电解液浓度的增加，电流下降比率持续增加，因此，基于功能化双壁碳纳米管传感器对电解液也表现出了良好的响应特性；当对基于功能化双壁碳纳米管传感器进行选择性测试时，在其暴露于非极性蒸气时，传感器响应微弱，哎其暴露于极性且包含氢键的蒸气中时，传感器电流发生了下降，但是，下降比率低于dmc蒸气，因此，说明基于功能化双壁碳纳米管的传感器对dmc蒸气具有较好的选择性。
根据实施例1与实施例2可知，当功能化双壁碳纳米管的面积浓度在200～900ng/cm2范围内时，制备得到的传感器的性能较好，并且当功能化双壁碳纳米管溶液的面积浓度逐渐升高时，制备得到的传感器响应比率先逐渐升高后趋于平衡，因此，当功能化双壁碳纳米管的面积浓度为900ng/cm2时，制备得到的传感器的性能最佳。
因此，本实施例的基于功能化双壁碳纳米管传感器对dmc气体具有良好的响应、具有较高的灵敏度和较快的响应/恢复速度、对电解液表现出良好的响应特性、对dmc蒸气具有较好的选择性。
进一步地，通过将双壁碳纳米管外壁针对感应物质进行功能化修饰，内壁保持导电性，制成感应活性物质，并以此制成传感器，实现了对锂离子电池电解液稳定、灵敏、准确的响应。并且本发明的传感器具有微型便携、制备简单，并且能够实现对微量锂离子电池电解液泄露的实时监测，展现出较高的灵敏度、选择性和稳定性，可实现大规模生产并应用于实际环境中。
以上均得益于该功能化双壁碳纳米管传感器具有简单的制备方法，工艺流程短，弥补了大型检测仪器的不足，而且该传感器能通过监测电学信号变化来进行锂离子电池电解液检测，因为设置的功能化双壁碳纳米管层能够与锂电池电解液产生氢键相互作用，从而引起器件电流的改变。不仅如此，该传感器的设计具有普适性，更便于使用，并且实用性强，该传感器直接将化学信号转换为电信号输出，无需其他专门仪器进行转化，可以通过连接显示模块做成直读式传感器，也因此该传感器具有微型、便携的特点，所以能够应用在汽车等领域中。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。
1.一种基于功能化双壁碳纳米管传感器，用于监测锂离子电池电解液的泄露，其特征在于，包括：
衬底，由绝缘层构成；
电极，设置在所述绝缘层上表面；以及
感应层，设置在所述电极上表面；
其中，所述绝缘层的表面为平滑表面，所述感应层为功能化双壁碳纳米管层。
2.根据权利要求1所述的基于功能化双壁碳纳米管传感器，其特征在于：
其中，所述绝缘层的材料为不导电的无机材料或不导电的有机材料。
3.根据权利要求2所述的基于功能化双壁碳纳米管传感器，其特征在于：
其中，不导电的所述无机材料为长有二氧化硅的硅片或石英片，不导电的所述有机材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯pet或聚乳酸pla。
4.根据权利要求1所述的基于功能化双壁碳纳米管传感器，其特征在于：
其中，所述电极的材料为金属导电材料或非金属导电材料。
5.根据权利要求4所述的基于功能化双壁碳纳米管传感器，其特征在于：
其中，所述金属导电材料为金、银或镉，
所述非金属导电材料为导电聚合物。
6.根据权利要求1所述的基于功能化双壁碳纳米管传感器，其特征在于：
其中，所述功能化双壁碳纳米管为表面修饰有含羟基官能团的双壁碳纳米管，
所述含羟基官能团为羟基、3，5-二羟基苯基或3，4，5-三羟基苯基。
7.一种如权利要求1～6任意一项所述的基于功能化双壁碳纳米管传感器的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，使用丙酮、异丙醇依次对所述衬底进行超声清洗，再用乙醇和去离子水冲洗所述衬底，最后用氮气吹干所述衬底的表面，得到处理后的衬底；
步骤2，使用掩膜版遮挡处理后的所述衬底的顶部，并在真空蒸镀仪中将导电材料蒸镀到处理后的所述衬底的上表面，从而得到所述电极；
步骤3，将双壁碳纳米管在空气中加热氧化来去除含碳杂质，而后将所述双壁碳纳米管浸泡在盐酸和双氧水的混合酸溶液中来去除金属杂质，接着将所述双壁碳纳米管通过混合纤维素酯真空抽滤，并用超纯水反复清洗，干燥后将处理后的双壁碳纳米管收集待用；
步骤4，将处理后的所述双壁碳纳米管通过超声分散在十二烷基苯磺酸钠溶液中，分散完成后将重氮盐加入到分散液中，搅拌过夜，得到所述功能化双壁碳纳米管，而后将所述功能化双壁碳纳米管通过抽滤收集后，采用乙醇和超纯水清洗，得到清洗后的功能化双壁碳纳米管后收集待用；
步骤5，将清洗后的所述功能化双壁碳纳米管超声分散在十二烷基苯磺酸钠溶液中，配制成功能化双壁碳纳米管溶液，并滴涂在等离子处理后的衬底上，在热台上加热干燥后，将其浸泡于去离子水中以去除十二烷基苯磺酸钠，而后从去离子水中取出并烘干，得到基于功能化双壁碳纳米管传感器，
其中，所述基于功能化双壁碳纳米管传感器上的功能化双壁碳纳米管的面积浓度范围为200～900ng/cm2。
技术总结