[發明專利]甲醛氣敏材料及相應的甲醛氣敏元件、該元件的制作方法

無效

• 申請號: 201210185865.0
• 申請日: 2012-06-07
• 公開（公告）號: CN102680540A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 胡延超;陳彬
• 申請（專利權）人: 惠州市富濟電子材料有限公司
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 任海燕

技術領域

本發明涉及氣體傳感器領域，尤其涉及一種測試氣體中甲醛濃度的氣敏材料及相應的氣敏元件和氣敏元件的制作方法。

背景技術

甲醛是一種無色、具有強烈氣味的刺激性氣體，能與蛋白質結合，被世界衛生組織確定為一類致癌物，并被認為同白血病發生之間存在著因果關系。吸入高濃度甲醛后，會出現呼吸道的嚴重刺激和水腫、眼刺痛、頭痛等癥狀，也可能發生支氣管哮喘。皮膚直接接觸甲醛，可引起皮炎、色斑、壞死。經常吸入少量甲醛，會引起慢性中毒，出現粘膜充血、皮膚刺激癥、過敏性皮炎、指甲角化和脆弱、甲床指端疼痛等。?

隨著經濟的快速發展和人民生活水平的提高，室內裝修已經成為時尚。伴隨而來的就是大量含有甲醛的裝修、裝飾材料紛紛進入室內，產生以甲醛等有毒氣體為主要污染源的室內污染。據統計，我國城市新裝修房屋中有60%~94%甲醛濃度超過國家標準，且平均濃度可達到國家衛生標準（0.08mg/m3）的3~10?倍，存在嚴重的健康隱患。

目前甲醛檢測方法一般有兩種：化學法和儀器法。化學法（分光光度法）主要包括酚試劑法、乙酰丙酮法、變色酸法、鹽酸副玫瑰苯胺法、AHMT法等。儀器法主要包括氣相色譜法、液相色譜法、離子色譜法、示波極譜測定法等。

作為標準檢測方法，甲醛的上述測定方法測量準確度較高，并在不同程度上體現出各自的優點和特色。但是由于上面兩類方法均需先在監測現場采集氣體樣品，再回實驗室分析，分析周期長、成本高、步驟繁瑣，不能實時地反映室內空氣甲醛污染的狀況，也無法滿足現場大批測點的監測需求。

近年來，國內外出現一些電化學式甲醛傳感器用于快速檢測室內空氣中甲醛含量，具有監測范圍寬、攜帶方便、操作簡單等優點。但是電化學式甲醛傳感器含有流動電解質溶液，如酸、堿等，往往存在漏液、腐蝕、干涸等種種弊病，使用壽命短。此外這種傳感器中使用的工作電極、參比電極、輔助電極的材料都為鉑鈀等貴金屬，材料成本高，并且電極使用壽命短。

半導體傳感器具有靈敏度高、響應快、體積小、壽命長、成本低等優點，國內外有人進行了研究：如專利公開號為CN1804609A的中國專利公開了的疊加式敏感層甲醛氣敏器件及其制作方法，公開號為CN101144789A的中國專利公開了的甲醛氣敏材料及其制作方法以及甲醛氣敏器件的制作方法。以上兩種甲醛氣敏元件雖然對甲醛氣體具有靈敏度高、抗干擾性好、相應時間和恢復時間短等優點，但是制作過程復雜、制作條件苛刻，不易于大規模生產，氣敏元件工作溫度高（260℃－300℃），也存在安全隱患。

發明內容

本發明的目的是提供一種靈敏度、抗干擾性、響應時間和恢復時間等各項性能優越的甲醛氣敏材料及采用該材料制作的甲醛氣敏元件，同時也提供該氣敏元件的制作方法。

本發明要求保護的技術方案如下：一種甲醛氣敏材料，其特征在于，按重量百分比計算，包括：二氧化錫SnO₂?68-84?wt?%，三氧化二銦In₂O₃?10-30?wt?%，三氧化鎢WO₃1-8?wt?%，鉑Pt和/或鈀Pd?1-5%，氧化鈣CaO?1-4wt?%。

優選的，按重量百分比計算，所述甲醛氣敏材料包括：SnO₂?75-80?wt?%，In₂O_3?14-20?wt?%，WO_3?3-4?wt?%，Pt和/或Pd??3-5%，CaO??2-3wt?%。

優選的，三氧化二銦和二氧化錫粉末的粒徑低于100nm，所述材料平均粒徑小于80nm。

優選的，三氧化二銦和二氧化錫粉末的粒徑均低于80nm，所述材料平均粒徑小于60nm。??

基于上述甲醛氣敏材料，本發明還保護一種甲醛氣敏元件，該氣敏元件中采用上述甲醛氣敏材料檢測甲醛氣體。

優選的，所述氣敏元件包括含有上述甲醛氣敏材料的氣敏層、用于承載氣敏層的兩層陶瓷基體及設置于兩層陶瓷基體之間的加熱電極。

本發明還要求保護上述甲醛氣敏元件的制作方法，其步驟為：

（1）將設定比例的二氧化錫、鉑、鈀、三氧化二銦、三氧化鎢和氧化鈣的粉末放入質量為以上粉末總質量2-4倍的無水乙醇溶液中，混合均勻；

（2）將步驟（1）中混合物進行真空干燥去除無水乙醇；

（3）?將干燥后的混合物粉末制漿形成氣敏層漿料；