[发明专利]用于CO检测传感器的Pt/CMK-3纳米复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种用于CO检测传感器的Pt/CMK‑3纳米复合材料，以金属Pt为载体，以CMK‑3为负载在载体上的添加剂，其中，CMK‑3添加剂与载体Pt的质量比为1‑12:100。其制备方法是首先对CMK‑3进行酸化预处理，得到预处理后的前驱体CMK‑3，然后通过一步水热法将前驱体CMK‑3负载到贵金属Pt上，得到Pt/CMK‑3纳米复合材料。本发明的Pt/CMK‑3纳米复合材料，作为电化学气体传感器电极材料，可提高对目标气体CO的灵敏度，缩短了响应/恢复时间，并能减少铂金属用量，降低成本。

技术领域

本发明涉及电化学气体传感器技术领域，具体涉及一种用于CO检测传感器的Pt/CMK-3纳米复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

伴随国民经济不断发展,有毒气体(例如，CO)的排放量也随之快速增加，这使得空气污染问题变得十分突出且已引起社会各界的广泛关注。世界卫生组织(WHO)曾预测空气污染是导致人类过早死亡的主因。空气中所存在的这类污染物，不仅会损害农业、工业、住宅建筑、技术设施以及历史遗迹等，还会影响人类健康，尤其是在患有呼吸和心血管等方面疾病。

CO是空气污染物的主要成分，也是环境中最有害气体之一，它本身具有无色无味无刺激性、易燃易爆的特点，被称为“无声杀手”；CO主要来自于家用电器、机械和加热设备等所使用的碳基燃料不完全燃烧；当其浓度达到一定值时易与氧接触并发生爆炸。另外，若人体吸入CO，则CO极易与血液中携带氧气的血红蛋白紧密结合形成碳氧血红蛋白，使血红蛋白丧失携氧及其他相关能力，造成因无法向身体组织及时输送氧气，而导致的头昏、意识混乱、昏迷、甚至死亡。因此，实现对CO浓度的精准、实时在线监测，可避免或降低其对人体所造成的伤害及环境污染。

电化学气体传感器是一类检测度相对更高的气敏传感元件，可及时、在线、准确、连续检测气体浓度变化，具有选择性好、稳定性强、灵敏度高以及可室温检测等优点，在航天航空、食品安全、环境监测和医疗领域均有广泛应用。其工作原理是利用目标气体在气-固-液三相界面处发生氧化或还原反应，将反应产生的化学信号转换为电信号；而基于电信号大小和气体浓度之间保持有良好线性关系的这一特性，我们可实现对特定环境中目标气体的浓度变化进行准确和在线监测。

传统电化学CO气体传感器所用电极材料一般为纯铂黑，成本很高；同时，其传感性能还存在响应/恢复时间长、灵敏度较低等问题。

鉴于此，有必要开发出一种新型电极材料以解决上述存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于CO检测传感器的Pt/CMK-3纳米复合材料，其作为电化学气体传感器电极材料，可提高对目标气体CO的灵敏度，缩短了响应/恢复时间，并能减少铂金属用量，降低成本。

为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种用于CO检测传感器的Pt/CMK-3纳米复合材料，以金属Pt为载体，以CMK-3为负载在载体上的添加剂，其中，CMK-3添加剂与载体Pt的质量比为1-12:100。

本发明还提供一种用于CO检测传感器的Pt/CMK-3纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1，将CMK-3置于浓H₂SO₄与浓HNO₃的混合溶液中，室温下搅拌18-48h，离心洗涤至中性，之后冷冻干燥24-72h，得到预处理后的前驱体CMK-3；

步骤S2，将适量预处理的前驱体CMK-3分散于H₂PtCl₆·6H₂O水溶液中，搅拌分散后再加入适量PVP；待PVP完全溶解后，加入DMA与DMF的混合溶液，继续搅拌分散，其中前驱体CMK-3与金属Pt的质量比为1-12:100；