本发明专利技术公开了一种高灵敏度、低工作温度的甲醛气敏材料及其制备方法与应用，所述的高灵敏度、低工作温度的甲醛气敏材料是由摩尔比为1：（0.01~0.5）的Ag‑LaFeO3和改性碳材料两种原料制备得到。制备方法有原料称取、混合研磨、超声震荡、微波合成和干燥等步骤。应用为所述的高灵敏度、低工作温度甲醛气敏材料在制备甲醛气体传感器中的应用。本发明专利技术首先是提供制备不同碳材料改性Ag‑LaFeO3的原料和配比，并基于所提供的原料和配比提供一种制备不同碳材料改性Ag‑LaFeO3甲醛气敏材料的方法，获得灵敏度高、选择性好、工作温度低的铁酸镧基甲醛气敏材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料
，具体涉及一种高灵敏度、低工作温度的甲醛气敏材料及其制备方法与应用。
技术介绍
近年来，随着我国经济的快速发展，特别是生活水平的提高，以及由此带来的室内装饰装修行业的高速发展，由建材、装饰装修所造成的污染已成为室内环境污染的主要来源。加之为了节能，建筑结构通常具有良好的密闭功能，更加剧了室内空气质量的恶化。目前室内甲醛、苯及苯系物、氨和放射性四大污染中，危害最大、最难根治的是甲醛污染。甲醛污染主要来源于各种人造板材、贴墙布、涂料等各种装饰材料以及吸烟等产生的烟雾等，其中人造板材中甲醛的释放期长达3～15年。甲醛对人体健康的危害极大，室内空气甲醛含量大于0.1 mg/m3就会对呼吸系统产生危害，高浓度甲醛对神经系统、免疫系统、肝脏等危害更大，因而被国际癌症研究机构（IARC）列为第一类致癌物质。《居室空气中甲醛卫生标准》（GB/T16127—1995）规定居室内空气中甲醛含量要小于0.08 mg/m3，但一般住宅装修后甲醛浓度平均为 0.2 mg/m3，有的甚至达到3 mg/m3，严重超出安全标准。目前采用多种技术方法降低建材中的游离甲醛，虽取得了一定成效，但由于技术与经济的限制，室内甲醛污染仍然十分严重。为了便于在高浓度的甲醛环境中及时采取措施如开窗通风、活性炭吸附等以降低室内甲醛浓度，减少其对身体健康带来的危害，对甲醛的准确实时监测十分重要。甲醛的检测方法主要有：分光光度法、色谱法、电化学法、催化发光法、气敏传感器法等，其中分光光度法具有检测速度较快、成本低廉的优点，但需要专业的分光光度仪，难以大面积的普及推广应用，同时也存在检测精度和准确性不高、配制和使用试剂要求严格以及易受其他因素影响（如：温度、检测时间等）；色谱法检测准确度高、快捷，但也存在需要较贵的专用设备、体积大、检测成本高以及衍生试剂同分异构体难以分离等问题；电化学法工作稳定、敏感性较好，但电化学传感器价格较高、服役期短、检测过程易受干扰；催化发光法是近年来新出现的一种甲醛气体检测方法，虽然检测的灵敏度高、选择性好，但因检测设备复杂、检测成本高等问题限制了该方法的广泛应用；气敏传感器法是利用气敏传感器测定甲醛含量，具有灵敏度高、操作简便、成本低而且装置小巧，适用于室内空气中甲醛含量的实时监测及推广应用。气敏传感器种类多，其中氧化物半导体气敏传感器是主流产品，其原理是利用半导体敏感材料吸附气体后的电导率变化，测定其周围气氛中待测气体的浓度变化。半导体气敏传感器因具有灵敏度高、性能稳定、价格低、体积小、使用简便等特点而受到普遍青睐，近二十年来得到了快速的发展。目前，对于甲醛气敏传感器的研究，国外研究人员Shahid Hussain等（Shahid Hussain, Tianmo Liu, Nimra Aslam, Shuoqing Zhao, Tengfei Li, Dewen Hou, Wen Zeng, Assembly of bulbous ZnO nanorods to bulbous nanoflowers and their high selectivity towards formaldehyde, J Mater Sci: Mater Electron, 2016, 27: 4966–4971.）采用水热法制备了ZnO纳米花，结果表明ZnO纳米花的甲醛气敏性能一般，其对75 ppm的甲醛的灵敏度为80，对相同浓度的乙二醇、乙醇、甲醇的灵敏度分别为72，60，52，可见灵敏度和选择性都需要进一步提高。工作温度较高为200℃。国内的Shuanghui Li等（Shuanghui Li, Yingkai Liu, Yuemei Wu, Weiwu Chen, Zhaojun Qin, Nailiang Gong, Dapeng Yu, Highly sensitive formaldehyde resistive sensor based on a single Er-doped SnO2 nanobelt, Physica B: Condensed Matter, 2016, 489: 33–38.）采用热蒸发制备了Er–SnO2纳米带甲醛传感器，该传感器对100 ppm的甲醛的灵敏度为9，对相同浓度的乙二醇、乙醇、丙酮的灵敏度分别为5.1，5.7，5.8，可见灵敏度和选择性一般。工作温度较高为230℃。Ying Wang等（Ying Wang, Dingsheng Jiang, Wei Wei, Linghui Zhu, Jingran Zhou, Dongming Sun, Applications for rapid formaldehyde nanoreactor with hierarchical and spherical structure, Sens Actuators, B2016, 227, 475-481.）用溶剂热法制备了Cu@SnO2球状纳米反应器，该材料制成器件检测甲醛最佳工作温度为230℃，在该温度下对200 ppm甲醛的灵敏度为81，而对C2H2等气体的灵敏度均在25以下，选择有所提高，但工作温度过高。概括而言，目前的甲醛气敏传感器仍存在工作温度高（一般为190-350℃）、选择性较差或灵敏度不高等问题，难以实用化。因此研究并制备工作温度在室温下，具有高选择性、高灵敏度、低工作温度的甲醛气体传感器，将是该类传感器的研发重点和必然的发展趋势。因此，开发一种气敏材料以解决气体传感器技术问题是非常必要的。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种高灵敏度、低工作温度的甲醛气敏材料；第二目的在于提供所述的高灵敏度、低工作温度的甲醛气敏材料的制备方法；第三目的在于提供所述的高灵敏度、低工作温度的甲醛气敏材料的应用。本专利技术的第一目的是这样实现的，所述的高灵敏度、低工作温度的甲醛气敏材料是由摩尔比为1：（0.01~0.5）的Ag-LaFeO3和改性碳材料两种原料制备得到。本专利技术的第二目的是这样实现的，包括以下步骤：A、按配方配比称量原料Ag-LaFeO3和改性碳材料，混合研磨后加入固液体积比1:1~3的去离子水得到溶液a；B、将溶液a经超声振荡，导入微波反应装置中于常压、温度40~90℃反应0.5~10h后干燥至含水率为2~7%，研磨得到目标物。本专利技术的第三目的是这样实现的，所述的高灵敏度、低工作温度的甲醛气敏材料在制备甲醛气体传感器中的应用。现在传感器存在的普遍问题在于工作温度偏高，这是因为材料的电阻大，所以要在较高的工作温度下才能展现出理想的气敏性能。由于一些特殊形貌的碳材料具有优良的电学性能，特别是具有大的电子迁移率，将其与气敏材料复合后能改善材料的分散性并存在于材料的颗粒间起到高效传输电子的作用，有效降低材料的电阻。本专利技术首先是提供制备不同碳材料改性Ag-LaFeO3的原料和配比，并基于所提供的原料和配比提供一种制备不同碳材料改性Ag-LaFeO3甲醛气敏材料的方法，从而获得灵敏度高、选择性好、工作温度低的铁酸镧基甲醛气敏材料及其制备方法。本专利技术提供的碳材料改性Ag-LaFeO3甲醛气敏材料具有的积极效果如下：（1）对甲醛气体的灵敏度高：通过对Ag-LaFe本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高灵敏度、低工作温度的甲醛气敏材料，其特征在于所述的高灵敏度、低工作温度的甲醛气敏材料是由摩尔比为1：（0.01~0.5）的Ag‑LaFeO3和改性碳材料两种原料制备得到。
【技术特征摘要】
1.一种高灵敏度、低工作温度的甲醛气敏材料，其特征在于所述的高灵敏度、低工作温度的甲醛气敏材料是由摩尔比为1：（0.01~0.5）的Ag-LaFeO3和改性碳材料两种原料制备得到。2.根据权利要求1所述的高灵敏度、低工作温度的甲醛气敏材料，其特征在于所述的改性碳材料为碳纳米管、碳纤维、石墨烯、石墨烯量子点或氧化石墨烯。3.一种权利要求1或2所述的高灵敏度、低工作温度的甲醛气敏材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：A、按配方配比称量原料Ag-LaFeO3和改性碳材料，混合研磨后加入固液体积比1:1~3的去离子水得到溶液a；B、将溶液a经超声振荡，导入微波反应装置中于常压、温度40~90℃反应0.5~10h...
【专利技术属性】
技术研发人员：张裕敏，柳清菊，张瑾，朱忠其，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：云南;53
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