[發(fā)明專利]甲醛和苯的納米復(fù)合氧化物敏感材料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410042995.8
• 申請(qǐng)日: 2014-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN103792227B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周考文;李文宗;張艷莉;周盈
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京聯(lián)合大學(xué)生物化學(xué)工程學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N21/76
• 分類號(hào): G01N21/76
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測(cè)甲醛和苯的催化發(fā)光敏感材料，尤其是由Bi₂O₃、TiO₂和MnO₂組成的納米復(fù)合氧化物敏感材料，屬于傳感技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

甲醛是一種無(wú)色易揮發(fā)的化工原料，作為膠粘劑原料、消毒劑、防腐劑和整理劑被廣泛應(yīng)用于壓縮板、涂料、油漆、化妝品和包裝材料等產(chǎn)品中。人們對(duì)空氣中各種濃度的甲醛有不同的反映，當(dāng)甲醛濃度在空氣中達(dá)到0.06～0.07mg/m³時(shí)，兒童就會(huì)發(fā)生輕微氣喘，達(dá)到0.1mg/m³時(shí)就有異味和不適感，達(dá)到0.5mg/m³時(shí)可刺激眼睛引起流淚，達(dá)到0.6mg/m³可引起咽喉不適或疼痛，達(dá)到1mg/m³時(shí)會(huì)引起大量流淚，達(dá)到10mg/m³時(shí)則感覺呼吸困難，達(dá)到30mg/m³時(shí)能使人窒息。長(zhǎng)期接觸低劑量甲醛(0.1mg/m³以下)可以引起慢性呼吸道疾病、女性妊娠綜合癥、新生兒體質(zhì)降低和染色體異常等病變。

苯是一種帶有芳香氣味的化工原料，空氣中的苯主要來(lái)源于建筑涂料、裝飾油漆、膠粘劑溶液和汽車尾氣等。慢性苯中毒主要是對(duì)皮膚、眼睛和上呼吸道有刺激作用；經(jīng)常接觸苯，皮膚可因脫脂而變干燥脫屑，有的出現(xiàn)過(guò)敏性濕疹；長(zhǎng)期吸入苯能導(dǎo)致再生障礙性貧血。

苯和甲醛都已被國(guó)際癌癥研究中心(IARC)確認(rèn)為致癌物質(zhì)，二者都是室內(nèi)空氣中的主要污染物。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明甲醛和苯均可增加小鼠骨髓細(xì)胞微核率及精子畸形率、導(dǎo)致孕鼠流產(chǎn)率上升和產(chǎn)仔數(shù)下降、損傷小鼠脾臟和肺臟，二者聯(lián)合作用時(shí)具有協(xié)同作用。有研究報(bào)道低濃度的苯和甲醛即可誘發(fā)白血病，由于我們生活和工作的環(huán)境中苯和甲醛無(wú)處不在，因此研究快速準(zhǔn)確測(cè)定空氣中微量苯和甲醛的方法具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

測(cè)定微量甲醛和苯的方法主要有光度法、電化學(xué)法、色譜法、化學(xué)發(fā)光法、氣質(zhì)液質(zhì)聯(lián)用法和離子色譜法等。由于這些方法都需要預(yù)先富集和適當(dāng)處理才能通過(guò)分析儀器完成測(cè)定，因此耗時(shí)長(zhǎng)不易現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)。發(fā)明人于2006年在《分析試驗(yàn)室》上發(fā)表的題為“納米復(fù)合材料催化發(fā)光法測(cè)定空氣中的苯系物”的論文中使用納米級(jí)銅錳鐵(原子比4∶3∶1)復(fù)合氧化物作為敏感材料，可以在線檢測(cè)1～80mg/m³的苯系物，檢出限可達(dá)0.5mg/m³，但是甲醛、甲醇、乙醇和丙酮對(duì)苯系物的測(cè)定有一定干擾，表明敏感材料的選擇性有待提高。2008年在《化學(xué)學(xué)報(bào)》上發(fā)表的題為“納米復(fù)合氧化物催化發(fā)光法測(cè)定空氣中的甲醛”的論文中使用納米級(jí)鉬釩鈦(原子比為2∶3∶5)復(fù)合氧化物作為敏感材料，可以在線檢測(cè)0.07～34mg/m³的甲醛，檢出限可達(dá)0.04mg/m³，但是苯、氨、二氧化硫和丙酮對(duì)甲醛的測(cè)定有一定干擾，發(fā)明專利200910223546.2公開了一種監(jiān)測(cè)苯系物的納米敏感材料，利用這種材料制備的傳感器可以監(jiān)測(cè)空氣中的微量苯，但甲醛、甲醇、硫化氫和乙酸等也有響應(yīng)信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服以往技術(shù)的不足，提供一種對(duì)甲醛和苯有更高選擇性的納米催化發(fā)光敏感材料及其制備方法。用這種敏感材料制作的監(jiān)測(cè)甲醛和苯的氣體傳感器，可以在現(xiàn)場(chǎng)快速、準(zhǔn)確測(cè)定空氣中的微量甲醛和苯而不受其它共存物的干擾。

本發(fā)明所述的納米敏感材料是由Bi₂O₃、TiO₂和MnO₂組成的納米粉體材料，其制備方法是：將鉍鹽、鈦鹽和錳鹽共溶于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的檸檬酸水溶液中，超聲振蕩至澄清，在高速攪拌下加入適量乙二胺四乙酸二鈉使溶液保持澄清狀態(tài)5小時(shí)以上，繼續(xù)攪拌以每分鐘不超過(guò)1mL的速度滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)15％的氨水至pH值為6.5-7.3，靜置陳化2-5小時(shí)，將沉淀過(guò)濾并置于干燥箱內(nèi)在95-110℃溫度下干燥5-10小時(shí)，充分研磨后，在箱式電阻爐中以每分鐘不超過(guò)5℃的速度升溫至290-330℃，保持此溫度焙燒2-3小時(shí)，得到由Bi₂O₃、TiO₂和MnO₂組成的粉體材料。