[發明專利]一種用于檢測低濃度乙醛的氣敏材料

有效

• 申請號: 201410478950.5
• 申請日: 2014-09-18
• 公開（公告）號: CN104198540A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 儲向峰;白林山;胡如雪;祝歡;余曉云
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域

本發明屬于氣敏材料，該材料用于制作氣體傳感器，制成的氣體傳感器對空氣中低濃度乙醛有高靈敏度和較好選擇性。

技術背景

乙醛的一般毒性主要表現為對皮膚、眼睛和上呼吸道粘膜的直接刺激作用,使痰增多,眼充血紅腫,引起過敏、頭痛等。吸入高濃度的乙醛則會引起窒息,甚至呼吸麻痹而死亡。乙醛能夠與DNA共價結合形成加合物,引起DNA鏈間交聯及DNA斷裂等，乙醛還影響胚胎的發育。隨著生活水平的提高和衛生意識的增強,人們越來越關注乙醛的存在。準確檢測空氣中乙醛,對于保護人體健康有十分重要的意義。

目前檢測室內或車間空氣中乙醛的方法主要是氣相色譜法、分光光度法、高效液相色譜法和化學發光法等，這些方法需要比較復雜、昂貴的儀器。金屬氧化物半導體氣敏傳感器由于價格低廉、易于制作、可以實現在線檢測而受到廣泛重視。Yasuhiro?Shimizu等(Journal?of?The?Electrochemical?Society,146(3)1222-1226(1999))在二氧化錫中摻入0.1wt％Rh，材料制成元件在350℃工作溫度下對40ppm乙醛的靈敏度的靈敏度(空氣中元件電阻與被測氣體中元件電阻比值)達到2倍。Jae-Mok?Jun等(Bull.Korean?Chem.Soc.32(6)1865-1872(2011))在WO3中摻入5wt％SnO2和1wt％Ru，制成厚膜元件在300℃工作溫度下對100ppm乙醛靈敏度達到10。目前文獻報道的金屬氧化物半導體乙醛敏感材料及其傳感器的工作溫度和檢出限偏高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種用于檢測空氣中乙醛濃度的氣體敏感材料，以期提高乙醛氣體傳感器對低濃度乙醛的檢測能力、降低傳感器的工作溫度和對乙醛的最低檢出限。

本發明的氣敏材料是以SnO₂為基料，通過溶劑熱反應法(乙醇作溶劑)在SnO₂中摻入Sb₂O₃和石墨烯，其中SnO₂與Sb₂O₃的摩爾比是8-10之間，摻入石墨烯的量為SnO₂和Sb₂O₃質量之和的0.08-1.0％。

該材料用溶劑熱法制備，即按照一定摩爾比將四氯化錫、三氯化銻溶解在乙醇中，將一定量的石墨烯加入到上述混合溶液中，超聲分散1小時，然后邊攪拌邊逐滴加入NaOH乙醇溶液，NaOH的摩爾數等于4倍的四氯化錫摩爾數與3倍的三氯化銻摩爾數之和，將混合物轉移至帶聚四氟乙烯的高壓反應釜中，在100-140℃保溫8-24小時，讓反應釜自然冷卻至室溫，將產物過濾、用去離子水和乙醇洗滌至濾液中檢不出氯離子，在60℃真空干燥，即得到氣敏材料。

本發明的材料可以作為乙醛氣體敏感元件的敏感材料，利用該材料制作旁熱式氣敏元件的方法是：將0.1克材料與0.5克松油醇混合研磨制成漿料，用小毛刷將漿料涂到氧化鋁陶瓷管的表面；氧化鋁陶瓷管的尺寸是：長6毫米，內徑1.6毫米，外徑2毫米，在氧化鋁管兩端用金獎作電極，電極上焊有金絲作為引線，電極之間距離是1毫米；在氧化鋁管內放置鎳鉻合金絲作為加熱絲，通過控制流過加熱絲的電流和加熱絲兩端電壓可以控制氧化鋁管表面敏感材料的溫度；將涂有敏感材料漿料的氧化鋁管放在紅外燈下烘干，即得到旁熱式氣敏元件。元件對某種氣體的靈敏度是在工作溫度下，元件在空氣中電阻與元件在被測氣體中電阻的比值。元件對乙醛的最低檢出限達到0.1ppm，而且對室內常見污染氣體1000ppm乙醛、1000ppm氨氣、1000ppm苯的靈敏度均低于3。

具體實施方式

下面以具體實施例說明材料對乙醛的高靈敏度、低檢出限和良好選擇性。

實施例1