[发明专利]一种空心纳米金的制备方法及其在甲醛气体传感器中的应用

说明书

本发明公开了一种空心纳米金的制备方法及其在甲醛气体传感器中的应用，本发明所述技术方案本发明选用纳米空心结构的金作为工作电极的活性物质，并在碱性条件下考察其性能。本发明用牺牲钴模板法制备了空心结构的纳米金催化剂，用作甲醛传感器工作电极的活性物质，喷涂于防水透气膜表面，制备了具有电催化活性的气体扩散电极，组装电流型甲醛气体传感器并进行性能测试。空心纳米金作为传感器的工作电极活性物质具有较好的催化甲醛的活性。

技术领域

本发明涉及一种纳米材料，具体涉及一种空心纳米金的制备方法及其在甲醛气体传感器中的应用。

背景技术

甲醛是具有强烈刺激性气味的气体，在化工、食品、建材等方面有着广泛的应用。甲醛残留是造成室内污染的重要因素，对人们的健康有着很大的潜在威胁。世界卫生组织已认定甲醛是一种致癌物质。因此，建立低浓度甲醛气体的检测方法具有重要意义。

检测甲醛的传统方法有光度法、色谱法和极谱法等。但是这些方法的缺点在于需要现场采集样品，再到实验室内进行分析，不能满足快速实时在线检测、连续检测等要求。近年来发展了电化学传感器的检测方法，该方法将气体浓度信息直接转变为电信号，检测更为方便，因具有使用简便、体积小、检出限低等优点，得到了广泛的重视和应用。尽管目前基于金属氧化物的半导体式电化学传感器具有使用寿命长、全固态结构等优点，但是也同时存在着选择性差、灵敏度低、高能耗等缺点，限制其应用。而基于控制电位电解原理的电流型气体传感器，具有灵敏度高、检出限低等优点，克服了半导体式传感器的一些缺陷。本实验根据控制电位电解原理设计了检测低浓度甲醛气体的传感器。

电流型甲醛气体传感器通常使用三电极的电解池结构，采用具有催化活性的物质作为电极材料。为了获取良好的响应信号和稳定性，一般使用比表面积较大的纳米级贵金属催化剂，尤其在工作电极上，活性物质的颗粒大小、物理形貌等因素直接影响着传感器的检测性能。文献报道具有中空结构的纳米材料，因其具有较大的比表面积在电催化方面表现了优越的性能。与通常的实心纳米粒子相比，节省了催化剂的使用，提高了贵金属利用效率。

因此，本发明选用纳米空心结构的金作为工作电极的活性物质，并在碱性条件下考察其性能。本发明用牺牲钴模板法制备了空心结构的纳米金催化剂，用作甲醛传感器工作电极的活性物质，喷涂于防水透气膜表面，制备了具有电催化活性的气体扩散电极，组装电流型甲醛气体传感器并进行性能测试。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种空心纳米金的制备方法，所述技术方案采用发明用牺牲钴模板法制备了空心结构的纳米金催化剂。

本发明的另一目的还在于提供一种空心纳米金在甲醛气体传感器中的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的一种空心纳米金的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

将蒸馏水通高纯氮30min排除溶解的氧气，在高纯氮保护下搅拌下依次加入柠檬酸钠、硼氢化钠，搅拌反应10-20min后加入一定量浓度为0.4 mol／L的醋酸钴，反应体系始终在氮气的保护下进行，接着继续搅拌反应至体系中硼氢化钠消耗完毕，加入一定量浓度为9.71moL／L的氯金酸，于室温下搅拌12 h，最后，将产物离心，洗涤，即制得空心结构的纳米金。

所述柠檬酸与硼氢化钠的质量比为7:9-15。

所述硼氢化钠与蒸馏水的质量体积比为0.15-0.3mg/mL。

所述醋酸钴与柠檬酸钠的质量比为3-5:5。

所述氯金酸与醋酸钴摩尔比为3-10:2000。