[发明专利]一种低温甲醛催化发光敏感材料

说明书

一种低温甲醛催化发光敏感材料，其特征是由Pd原子掺杂的CoO、TiO₂和Al₂O₃组成的复合粉体材料，其制备方法是：将钴盐、钛盐和铝盐共溶于盐酸水溶液中，加入柠檬酸，滴加氨水调节pH值，陈化后旋转蒸发得到凝胶，将此凝胶干燥研磨后，在箱式电阻炉中焙烧得到混合粉体；将水合肼加入二氯化钯溶液中，还原后加入上述混合粉体，烘干，于管式炉中抽真空状态下两段焙烧，在氩气保护的状态下自然冷却至室温，得到由Pd原子搀杂的CoO、TiO₂和Al₂O₃组成的复合粉体材料。使用本发明所提供的敏感材料制作的气体传感器，可以在不超过200℃的使用温度下快速测定空气中的微量甲醛而不受其它常见共存物的干扰。

技术领域

本发明涉及一种低温甲醛催化发光敏感材料，特别是由Pd原子掺杂的CoO、TiO₂和Al₂O₃组成的复合粉体材料，属于传感技术领域。

背景技术

甲醛是一种无色易挥发的化工原料，作为胶粘剂原料、消毒剂、防腐剂和整理剂被广泛应用于压缩板、涂料、油漆、化妆品和包装材料等产品中。人们对空气中各种浓度的甲醛有不同的反映，当甲醛浓度在空气中达到0.06～0.07mg/m³时，儿童就会发生轻微气喘，达到0.1mg/m³时就有异味和不适感，达到0.5mg/m³时可刺激眼睛引起流泪，达到0.6mg/m³可引起咽喉不适或疼痛，达到1mg/m³时会引起大量流泪，达到10mg/m³时则感觉呼吸困难，达到30mg/m³时能使人窒息。长期接触低剂量甲醛(0.1mg/m³以下)可以引起慢性呼吸道疾病、女性妊娠综合症、新生儿体质降低和染色体异常等病变。

甲醛已被国际癌症研究中心(IARC)确认为致癌物质，是室内空气中的主要污染物。动物实验表明甲醛可增加小鼠骨髓细胞微核率及精子畸形率、导致孕鼠流产率上升和产仔数下降、损伤小鼠脾脏和肺脏。有研究报道低浓度的甲醛即可诱发白血病，由于我们生活和工作的环境中甲醛无处不在，因此研究快速准确测定空气中微量甲醛的方法具有很强的现实意义。

测定微量甲醛的方法主要有光度法、电化学法、色谱法、化学发光法、气质联用法、液质联用法和离子色谱法等，由于这些方法都需要预先富集和适当处理才能通过分析仪器完成测定，因此耗时长不易现场实现。发明人于2006年在Sensors&Actuators：B.Chemical上发表了题为“On-line Monitoring of Formaldehyde in Air by Cataluminescence-based gas Sensor”的论文中使用纳米级钒钛(原子比为1∶2)复合氧化物作为敏感材料，可以在线检测0.1～40mg/m³的甲醛，检出限可达0.06mg/m³，使用温度为370℃；于2008年在《化学学报》上发表的题为“纳米复合氧化物催化发光法测定空气中的甲醛”的论文中使用改进的纳米级钼钒钛(原子比为2∶3∶5)复合氧化物作为敏感材料，可以在线检测0.07～34mg/m³的甲醛，检出限可达0.04mg/m³，使用温度为265℃。但是利用这种敏感材料进行小型化设计时，较高使用温度的稳定控制成了难题，而高温的微小波动引起的较强热辐射背景信号噪音(尤其是长波长区)严重影响了传感器的灵敏度。

发明内容

本发明的目的是克服以往技术的不足，提供一种在较低温度下对甲醛有较高选择性和催化活性的敏感材料。用这种敏感材料制作的气体传感器，可以在现场更灵敏地测定空气中的微量甲醛而不受共存物的干扰。

本发明所述的敏感材料是由Pd原子掺杂的CoO、TiO₂和Al₂O₃组成的复合粉体材料，其制备方法如下：