[發(fā)明專(zhuān)利]甲醛氣體傳感器、制作方法及由此制成的甲醛監(jiān)處裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110349595.8
• 申請(qǐng)日: 2011-11-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102384932A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 苗鳳娟;陶佰睿;宋志章;張琦;戴問(wèn)樵;彭立志;叢秀亮;陳清清;劉曉佳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 齊齊哈爾大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N27/26
• 分類(lèi)號(hào): G01N27/26;G01N27/30
• 代理公司: 齊齊哈爾鶴城專(zhuān)利事務(wù)所 23207
• 代理人: 葉仲剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種甲醛氣體傳感器以及該甲醛氣體傳感器的制造方法，本發(fā)明還涉及由該甲醛氣體傳感器制成的甲醛監(jiān)測(cè)處理裝置。?

技術(shù)背景

甲醛別名為福爾馬林，是一種無(wú)色、有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體，化學(xué)式CH₂O，由于它的特殊的化學(xué)活性、純度高、價(jià)格便宜，被廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)和室內(nèi)裝修中，但它同時(shí)也是一種有毒物質(zhì)，危害著人體健康。因此對(duì)室內(nèi)甲醛的檢測(cè)與處理具有重要意義。一方面，甲醛為較高毒性的物質(zhì)，在我國(guó)有毒化學(xué)品優(yōu)先控制名單上甲醛高居第二位。甲醛已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為致癌和致畸形物質(zhì)，是公認(rèn)的變態(tài)反應(yīng)源，也是潛在的強(qiáng)致突變物之一。研究表明，甲醛具有強(qiáng)烈的致癌和促癌作用。甲醛對(duì)人體健康的影響主要表現(xiàn)在嗅覺(jué)異常、刺激、過(guò)敏、肺功能異常、肝功能異常和免疫功能異常等方面。其濃度在每立方米空氣中達(dá)到0.06～0.07?mg時(shí)，兒童就會(huì)發(fā)生輕微氣喘。當(dāng)室內(nèi)空氣中甲醛含量為0.1mg?m^-3?時(shí)，就有異味和不適感；達(dá)到0.5mg?m^-3?時(shí)，可刺激眼睛，引起流淚；達(dá)到0.6mg?m^-3?，可引起咽喉不適或疼痛。濃度更高時(shí)，可引起惡心嘔吐咳嗽胸悶，氣喘甚至肺水腫；達(dá)到30?mg?m^-3時(shí)，會(huì)立即致人死亡。另一方面，長(zhǎng)期接觸低劑量甲醛可引起慢性呼吸道疾病，引起鼻咽癌、結(jié)腸癌、腦瘤、月經(jīng)紊亂、細(xì)胞核的基因突變，DNA單鏈內(nèi)交連和DNA與蛋白質(zhì)交連及抑制DNA損傷的修復(fù)、妊娠綜合癥、引起新生兒染色體異常、白血病，引起青少年記憶力和智力下降。在所有接觸者中，兒童和孕婦對(duì)甲醛尤為敏感，危害也就更大。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)顯示：人類(lèi)有70%的病癥與室內(nèi)環(huán)境有關(guān)，我國(guó)每年有12萬(wàn)人死于室內(nèi)污染，90%以上的幼兒白血病患者都是住進(jìn)新裝修房一年內(nèi)患病的。所以，甲醛既是生產(chǎn)中的重要原材料，又是室內(nèi)環(huán)境嚴(yán)重的污染物質(zhì)，危害著人們身體健康的，因此，開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)一種低成本、便捷的甲醛氣體檢測(cè)與實(shí)時(shí)處理裝置，具有重要意義。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題第一是提供一種甲醛氣體傳感器，該甲醛氣體傳感器對(duì)于甲醛氣體具有極高的靈敏度。第二是提供一種該甲醛氣體傳感器的制作方法，第三是提供一種由該甲醛氣體傳感器制成的甲醛監(jiān)測(cè)處理裝置。本發(fā)明具有成本低、使用操作方便快捷的優(yōu)點(diǎn)。?

本發(fā)明甲醛氣體傳感器為電化學(xué)型兩電極體系，其工作電極為Pd-Ni/SiNWs甲醛催化電極，對(duì)電極為Ni/SiNWs電極，由電解液封裝制成，所述的電解液優(yōu)選2ML^-1濃度的KOH溶液。?

上述的“Pd-Ni/SiNWs甲醛催化電極”的文字表述為鈀-鎳/硅納米線甲醛催化電極，“Ni/SiNWs電極”為鎳/硅納米線電極。?

上述甲醛氣體傳感器中的電極是采用以下方法制作的：SiNWs骨架是N-型硅襯底通過(guò)常溫化學(xué)濕法刻蝕獲得；Ni/SiNWs對(duì)電極是采用無(wú)電鍍技術(shù)在SiNWs表面沉積一薄層金屬Ni之后在氬氣環(huán)境保護(hù)下于300～400℃快速熱退火10?min獲得；Pd-Ni/SiNWs工作電極是SiNWs骨架表面無(wú)電鍍共沉積金屬鎳和微量鈀后在氬氣環(huán)境保護(hù)下于300～400℃快速熱退火10?min獲得。?

上述甲醛氣體傳感器電極更具體的制作方法是：?

1)Ni/SiNWs甲醛氣體傳感器對(duì)電極的制備方法是取表面積約1.0×0.5cm²的SiNWs薄片為預(yù)制電極襯底，用去離子水清洗，在1～5%的TritonX-100潤(rùn)濕劑中浸泡30～60s進(jìn)行表面活化，使SiNWs表面生成H鍵終止表面。

按以下原料及配比配制制備電極陣列所用的無(wú)電鍍鍍液：鎳源1mol?L^-1，緩沖劑0.5?mol?L^-1，鈀源0.005~0.010mol?L^-1，穩(wěn)定劑2.5mol?L^-1，表面活性劑0.001mol?L^-1，促進(jìn)劑0.2mol?L^-1琥珀酸鈉，螯合劑0.2mol?L^-1。將上述鍍液混合后放入100?mL去離子水中超聲溶解20?min，再放入控溫精度為0.1℃的恒溫水浴槽中升溫至80～90℃，通過(guò)滴加8.0～9.0mol?L^-1氨水調(diào)整鍍液pH值至8.0-9.0，放入SiNWs陣列襯底進(jìn)行無(wú)電鍍共沉積，施鍍時(shí)間為10～20?min。?