[發(fā)明專利]甲醛檢測(cè)傳感器和使用其的系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880057881.7
• 申請(qǐng)日: 2018-08-24
• 公開（公告）號(hào): CN111051868B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石原伸輔;拉布塔·揚(yáng);中西尚志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)立研究開發(fā)法人物質(zhì)·材料研究機(jī)構(gòu)
• 主分類號(hào): G01N27/12
• 分類號(hào): G01N27/12;G01N27/04
• 代理公司: 北京市鑄成律師事務(wù)所 11313
• 代理人: 王艷波;林軍

本發(fā)明的課題在于提供能夠選擇性且高精度地持續(xù)監(jiān)測(cè)甲醛的甲醛檢測(cè)傳感器。本發(fā)明的甲醛檢測(cè)傳感器具備：反應(yīng)部，至少含有羥胺鹽類，與甲醛反應(yīng)產(chǎn)生酸；以及響應(yīng)部，具備擔(dān)載有基于反應(yīng)部中產(chǎn)生的酸而使電阻值發(fā)生變化的碳材料的電極，羥胺鹽類與碳材料隔開。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用電阻值變化的甲醛檢測(cè)傳感器和使用其的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

甲醛是揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)之一，已知當(dāng)超過(guò)一定量時(shí)，對(duì)人體是有害的。甲醛例如被包含在膠合板、漆、建材等中，在室內(nèi)被放到大氣中，可能會(huì)引起病態(tài)建筑綜合癥、癌等疾病。根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)，室內(nèi)的甲醛濃度基準(zhǔn)為0.08ppm以下。

作為簡(jiǎn)單地檢測(cè)這種甲醛的方法，已知一種檢測(cè)管(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。根據(jù)專利文獻(xiàn)1，在檢測(cè)管中填充有利用磷酸羥胺與甲醛的反應(yīng)的填充劑，并構(gòu)成為因反應(yīng)而變色。然而，這種檢測(cè)管雖然能夠在期望的場(chǎng)所對(duì)甲醛進(jìn)行檢測(cè)，但不能隨時(shí)監(jiān)測(cè)甲醛，是一次性的。

另一方面，已知碳納米管在室溫下顯示半導(dǎo)體性，通過(guò)在其表面吸附氣體等，電阻值容易變化。開發(fā)出使用這種碳納米管的傳感器(例如參照專利文獻(xiàn)2和3)。根據(jù)專利文獻(xiàn)2，公開了在電極上配置有接枝了與想要檢測(cè)的化合物反應(yīng)的基團(tuán)的碳納米管的傳感器，通過(guò)電阻值的變化檢測(cè)揮發(fā)性有機(jī)化合物等化合物。根據(jù)專利文獻(xiàn)3，將碳納米管搭載于射頻識(shí)別標(biāo)簽，通過(guò)電阻率的變化，檢測(cè)揮發(fā)性有機(jī)化合物等。然而，專利文獻(xiàn)2和3都不是選擇性地僅針對(duì)甲醛。

開發(fā)了使用碳納米管的其它甲醛檢測(cè)傳感器(例如參照非專利文獻(xiàn)1)。非專利文獻(xiàn)1報(bào)道了：碳納米管被四氟氫醌(TFQ)官能化，在干燥空氣中，對(duì)于0.15ppm的甲醛導(dǎo)電率提高20％，對(duì)于甲醛具有高選擇性的。然而，當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到20％以上時(shí)，靈敏度大幅降低，因此不適合在通常的室內(nèi)使用。

因此，期望開發(fā)出對(duì)甲醛顯示高靈敏度、選擇性優(yōu)異、能夠進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)的甲醛檢測(cè)傳感器。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2003-287500號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2012-504227號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特表2017-509859號(hào)公報(bào)

非專利文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)1：Shi等，Sens.Actuator B-Chem.，2013，177，370-375

發(fā)明內(nèi)容

綜上所述，本發(fā)明的課題在于提供能夠選擇性且高精度地持續(xù)監(jiān)測(cè)甲醛的甲醛檢測(cè)傳感器。

本發(fā)明的甲醛檢測(cè)傳感器具備：反應(yīng)部，至少含有羥胺鹽類，與甲醛反應(yīng)產(chǎn)生酸；和響應(yīng)部，具備擔(dān)載有利用所述反應(yīng)部中產(chǎn)生的酸而使電阻值發(fā)生變化的碳材料的電極，上述羥胺鹽類與上述碳材料隔開，由此，解決上述課題。

上述羥胺鹽類可以是選自由羥胺(NH₂OH)的氫鹵酸(halogen acid)鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽和三氟乙酸鹽所組成的組中的中和鹽。

上述羥胺鹽類可以是選自由NH₂OR(R為芳香族、環(huán)式或非環(huán)式的烴化合物，或它們的衍生物)的氫鹵酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽和三氟乙酸鹽所組成的組中的中和鹽。

上述碳材料可以是選自由碳納米管、碳納米角、石墨烯、富勒烯和它們的衍生物所組成的組中的碳材料。

上述碳納米管可以含有10重量％以上的半導(dǎo)體型碳納米管。

上述碳納米管可以含有60重量％以上的半導(dǎo)體型碳納米管。