[發(fā)明專利]一種敏感電極、甲醛柔性傳感器及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110783869.8
• 申請(qǐng)日: 2021-07-12
• 公開（公告）號(hào): CN113533450A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鞠劍峰;章琴;張毅婷;葉延鵬;李佳鈺;黃啟浩;齊星原;胡源鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/12
• 分類號(hào): G01N27/12;G01N27/30
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明屬于氣體傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種敏感電極、甲醛柔性傳感器及其制備方法。敏感電極的制備方法為：TiO₂納米管/多孔鈦箔上沉積CoAg合金后包覆聚苯胺?聚(2?丙烯酰胺?2甲基丙磺酸)，然后單面旋涂PDMS。甲醛柔性傳感器包括傳感器外殼，內(nèi)部依次設(shè)置有空氣室、陰極擴(kuò)散層、陰極催化劑層、Nafion膜、敏感電極和氣體反應(yīng)室，敏感電極旋涂有PDMS的一側(cè)靠近所述氣體反應(yīng)室。包含該敏感電極的甲醛柔性傳感器應(yīng)用于甲醛檢測(cè)時(shí)安全可靠，環(huán)境友好，性能穩(wěn)定，具有較高抗中毒能力和抗干擾能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氣體傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種敏感電極、甲醛柔性傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著人們生活水平的提高和人類健康意識(shí)的提高，室內(nèi)空氣質(zhì)量問題日益成為公眾關(guān)注的焦點(diǎn)。在眾多的室內(nèi)有害氣體中，甲醛正成為危害人類健康的頭號(hào)殺手。甲醛是一種重要的工業(yè)原料，廣泛應(yīng)用于紡織、涂料、膠粘劑、木材加工等行業(yè)領(lǐng)域，成為空氣中甲醛的主要來源，另外，各種紡織品和裝飾材料的大量使用也成為甲醛的主要來源。短時(shí)間內(nèi)甲醛是很難完全祛除的，它會(huì)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)緩慢釋放，危害人們身體健康，甲醛對(duì)人體的皮膚、黏膜和呼吸道造成刺激，長(zhǎng)期暴露于高濃度甲醛環(huán)境中的人罹患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)要大大增加。因此，室內(nèi)甲醛氣體的實(shí)時(shí)濃度檢測(cè)尤為重要。

甲醛現(xiàn)有的檢測(cè)技術(shù)有化學(xué)法、色譜法、熒光探針法和采用傳感器測(cè)定等。其中，化學(xué)法很多，但是同一種方法不適用于不同濃度的甲醛，且測(cè)試時(shí)間較長(zhǎng)。色譜法成本較高。熒光探針法中的有機(jī)小分子熒光探針對(duì)環(huán)境變化非常敏感，可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)甲醛濃度，但是由于大部分有機(jī)熒光分子在固態(tài)時(shí)會(huì)發(fā)生聚集，引起自身的熒光猝滅，所以熒光探針的使用需要一定條件，限制了固態(tài)熒光探針技術(shù)在實(shí)際檢測(cè)中的應(yīng)用。常用的甲醛傳感器主要有電化學(xué)、半導(dǎo)體、催化燃燒、催化發(fā)光和紅外線等。電化學(xué)、半導(dǎo)體和催化燃燒傳感器雖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，但信號(hào)穩(wěn)定性和選擇性受環(huán)境因素影響。紅外傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功耗大。催化發(fā)光傳感器靈敏度高、反應(yīng)速度快、穩(wěn)定性強(qiáng)、在反應(yīng)過程中不消耗催化劑、可長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)環(huán)境中甲醛等多種氣體，但是催化劑需負(fù)載在多孔材料上，負(fù)載后的孔隙率明顯降低。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種敏感電極、甲醛柔性傳感器及其制備方法，該柔性傳感器對(duì)甲醛具有很好的吸附作用，具有較高抗中毒能力和抗干擾能力，性能穩(wěn)定，不采用貴金屬，傳感器成本較低，零功耗，安全可靠，環(huán)境友好，操作方便，簡(jiǎn)單快捷。

本發(fā)明提供了一種用于甲醛柔性傳感器的敏感電極，所述敏感電極為聚苯胺-聚(2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸)包覆CoAg-TiO₂納米管/多孔鈦箔后單面旋涂PDMS而成，其中，所述CoAg-TiO₂納米管/多孔鈦箔為孔隙內(nèi)外表面具有CoAg-TiO₂納米管的多孔鈦箔，所述CoAg-TiO₂納米管中，CoAg合金的含量之和為CoAg-TiO₂納米管的1～3wt％。

本發(fā)明還提供了一種上述的敏感電極的制備方法，包括以下步驟：

(1)將多孔鈦箔在電解液中進(jìn)行電解反應(yīng)，取出后洗滌、烘干，然后500-600℃焙燒3小時(shí)，在多孔鈦箔孔隙內(nèi)外表面形成TiO₂納米管，得到TiO₂納米管/多孔鈦箔；

(2)將所述TiO₂納米管/多孔鈦箔作為陰極置于電鍍液中室溫條件下進(jìn)行電鍍，得到CoAg-TiO₂納米管/多孔鈦箔；所述電鍍液的組分為：0.01mol/L的AgNO₃，0.01mol/L的CoSO₄和20g/L的H₃BO₃；所述電鍍液的pH為4.4；所述電鍍的電流密度為5mA/cm²，時(shí)間為30-90min。