專利名稱：一種金/鉑/四氧化三鐵復(fù)合材料制備的甲醛氣敏傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種金/鉬/四氧化三鐵復(fù)合材料制備的甲醛氣敏傳感器。具體涉及以金、鉬納米粒子雜化的介孔四氧化三鐵納米復(fù)合材料作為氣敏元件制作材料，制備一種用于檢測(cè)空氣中甲醛含量的高靈敏氣敏傳感器，屬于納米功能材料、環(huán)境監(jiān)測(cè)和氣敏傳感技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
甲醛是一種毒性很大的氣體，已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為一類致癌物，并且認(rèn)為甲醛與白血病發(fā)生之間存在著因果關(guān)系。目前，甲醛是我國(guó)新裝修家庭中的主要污染物，兒童是室內(nèi)環(huán)境污染的高危人群，甲醛污染與兒童白血病之間的關(guān)系應(yīng)該引起全社會(huì)關(guān)注。由于甲醛的化學(xué)特性而且價(jià)格便宜，被廣泛應(yīng)用于化工領(lǐng)域及室內(nèi)裝修，其毒性很容易危及到人類的生命安全，長(zhǎng)時(shí)間暴露在甲醛氣體環(huán)境下，對(duì)人類健康造成較大的危害。所以實(shí)現(xiàn)對(duì)甲醛的快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)，顯得尤為重要。目前檢測(cè)甲醛的主要方法有分光光度法、氣相色譜法、高效液相色譜法、示波極譜法和傳感器法。分光光度法是最常用的方法之一，其包括乙酰丙酮法、變色酸法、副品紅法、酚試劑法和4-氨基-3聯(lián)氨-5疏基-1，2, 4-二氯雜戍(AHMT)等。該法主要包括樣品的米集、樣品的預(yù)處理、繪制甲醛工作曲線、儀器檢測(cè)樣品的吸光度、從工作曲線上查得采集樣品地點(diǎn)的甲醛濃度。該方法的過(guò)程較為復(fù)雜、不能實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)突發(fā)事件的快速應(yīng)急檢測(cè)。甲醛氣敏傳感器因快速、靈敏可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。目前，甲醛氣敏傳感器多為半導(dǎo)體氣體傳感器，如采用Sn02、TiO2等金屬氧化物半導(dǎo)體，以此為氣敏傳感材料，實(shí)現(xiàn)對(duì)甲醛的快速、靈敏、準(zhǔn)確檢測(cè)。解決上述問(wèn)題的關(guān)鍵在于氣體敏感材料的選擇和傳感器件的設(shè)計(jì)，為此，本實(shí)用新型提供一種催化活性好，對(duì)甲醛氣體能快速響應(yīng)的傳感材料用于傳感器件的制作，實(shí)現(xiàn)甲醛的快速、靈敏、準(zhǔn)確檢測(cè)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種金/鉬/四氧化三鐵復(fù)合材料制備的甲醛氣敏傳感器，目的是通過(guò)選擇催化活性高的納米功能材料改善傳感器的氣敏特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)甲醛的快速、靈敏、準(zhǔn)確檢測(cè)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:一種金/鉬/四氧化三鐵復(fù)合材料制備的甲醛氣敏傳感器，所述的甲醛氣敏傳感器包括鉬絲引線、金電極、絕緣陶瓷管、加熱電阻絲和氣敏涂層，所述金電極橫向交叉分布于絕緣陶瓷管的表面，且含有一根能直接連接于檢測(cè)系統(tǒng)中的鉬絲引線，所述加熱電阻絲從絕緣陶瓷管的內(nèi)部穿過(guò)，且兩端有與加熱系統(tǒng)相連的加熱鉬絲引線。本實(shí)用新型的甲醛氣敏傳感器具有以下的技術(shù)效果:(I)金和鉬作為具有高催化活性的納米金屬材料雜化于介孔四氧化三鐵中，增強(qiáng)了對(duì)甲醛氣體的催化轉(zhuǎn)化作用，從而提高了對(duì)甲醛的檢測(cè)靈敏度，并縮小了傳感器的體積。(2)材料合成方法簡(jiǎn)單，傳感器的制作工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，易于操作。(3)經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，本實(shí)用新型制備的氣敏傳感器用于甲醛的檢測(cè)，具有靈敏度高，穩(wěn)定性好檢測(cè)速度快的特點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型甲醛氣敏傳感器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型甲醛氣敏傳感器的正面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型甲醛氣敏傳感器的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實(shí)用新型對(duì)不同濃度甲醛的靈敏度曲線圖。圖5是本實(shí)用新型對(duì)甲醛的響應(yīng)-恢復(fù)曲線圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是本實(shí)用新型甲醛氣敏傳感器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。一種金/鉬/四氧化三鐵復(fù)合材料制備的甲醛氣敏傳感器，所述的甲醛氣敏傳感器包括鉬絲引線1、金電極2、絕緣陶瓷管3、加熱電阻絲4和氣敏涂層5，所述金電極2橫向交叉分布于絕緣陶瓷管3的表面，且含有一根能直接連接于檢測(cè)系統(tǒng)中的鉬絲引線I，所述加熱電阻絲4從絕緣陶瓷管3的內(nèi)部穿過(guò)，且兩端有與加熱系統(tǒng)相連的加熱鉬絲引線6。本實(shí)施例中氣敏涂層5采用金/鉬/四氧化三鐵納米復(fù)合材料作為氣敏傳感材料，利用乙醇為溶劑研磨至糊狀，均勻涂覆，室內(nèi)干燥即可。本實(shí)用新型所述的一種金/鉬/四氧化三鐵復(fù)合材料制備的甲醛氣敏傳感器，包括以下步驟。( I)電極的制備及預(yù)處理所述的本實(shí)用新型的甲醛氣敏傳感器按圖1進(jìn)行制備，并將金電極2的鉬絲引線I展開(kāi)，用去離子水清洗電極表面，確保其表面沒(méi)有雜質(zhì)，最后用乙醇清洗，將加熱電阻絲4從絕緣陶瓷管3的內(nèi)部穿過(guò)，晾干備用。(2)金/鉬/四氧化三鐵復(fù)合材料的制備取制備的Fe3O4放入燒瓶中，加入等質(zhì)量的氯金酸和氯鉬酸，加入去離子水，混合攪拌24 h，使其充分混合，在強(qiáng)烈攪拌下，逐滴加入50 mmol/L的NaBH4，直到顏色不再發(fā)生變化，利用Fe3O4的磁性，將其分離、洗滌、真空干燥備用。(3)氣敏材料的涂覆取適量金/鉬/四氧化三鐵納米復(fù)合材料，置于研缽中，加入適量乙醇，充分研磨至糊狀，將其用小毛刷均勻涂覆在絕緣陶瓷3上，制成金/鉬/四氧化三鐵納米復(fù)合材料的氣敏涂層5，室溫晾干后，經(jīng)熱處理使其穩(wěn)定，即制得所述的甲醛氣敏傳感器。(4)甲醛的檢測(cè)[0034]應(yīng)用本實(shí)用新型制備的甲醛氣敏傳感器，對(duì)不同濃度甲醛進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)不同濃度甲醛的靈敏度變化見(jiàn)圖4，對(duì)40 ppm甲醛的響應(yīng)-恢復(fù)曲線，見(jiàn)圖5。
權(quán)利要求1.一種金/鉬/四氧化三鐵復(fù)合材料制備的甲醛氣敏傳感器，其特征在于:所述的甲醛氣敏傳感器包括鉬絲引線(I)、金電極(2)、絕緣陶瓷管(3)、加熱電阻絲(4)和氣敏涂層(5)，所述金電極(2)橫向交叉分布于絕緣陶瓷管(3)的表面，且含有一根能直接連接于檢測(cè)系統(tǒng)中的鉬絲引線(1)，所述加熱電阻絲(4)從絕緣陶瓷管(3)的內(nèi)部穿過(guò)，且兩端有與加熱系統(tǒng)相連的加熱鉬絲引線(6)。
專利摘要本實(shí)用新型屬于納米功能材料、環(huán)境監(jiān)測(cè)和氣敏傳感技術(shù)領(lǐng)域。涉及一種金/鉑/四氧化三鐵復(fù)合材料制備的甲醛氣敏傳感器，它包括引線、電極、絕緣陶瓷管、加熱電阻絲和金/鉑/四氧化三鐵納米復(fù)合材料氣敏涂層，其特征在于所述的絕緣陶瓷管表面至少涂覆有一層金/鉑/四氧化三鐵納米復(fù)合材料，兩端電極都有鉑絲引線引出；所述的金電極橫向交叉分布于絕緣陶瓷管表面，且含有一根鉑絲引線，直接將其連接于檢測(cè)系統(tǒng)中；所述的加熱電阻絲從絕緣陶瓷管的內(nèi)部穿過(guò)，兩端有引線與加熱系統(tǒng)相連；該傳感器電極橫向分布于陶瓷管表面；本實(shí)用新型選用金/鉑/四氧化三鐵納米復(fù)合材料作為氣敏傳感材料，實(shí)現(xiàn)了對(duì)甲醛的快速、靈敏、準(zhǔn)確檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N27/26GK203069544SQ20122041822
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月22日
發(fā)明者魏琴, 吳丹, 翟慶峰, 王曉東, 王自福, 杜斌, 劉偉華, 王明泉, 閆良國(guó), 朱寶存, 孫蒙, 喬壯明, 李燕, 馬洪敏, 于海琴, 張永芳 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)