一种检测空气中甲醛含量的传感器电极的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种检测空气中甲醛含量的传感器电极的制备方法，其特征在于，电极所使用的催化剂为超导碳负载氧化锡‑氧化铜‑氧化锌‑氧化钴催化剂，基材为磺化聚醚砜化合物离子交换膜，本发明专利技术电极用于传感器上测定甲醛具有灵敏度高，检测范围宽，准确度高，线性良好，选择性和稳定性好的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种检测空气中甲醛含量的传感器电极的制备方法
本专利技术涉及传感器领域，尤其涉及一种检测空气中甲醛的含量的电化学甲醛传感器电极的制备方法。
技术介绍
常温下，甲醛是一种无色易溶的刺激性气体，可经呼吸道吸收，能与生物细胞蛋白质结合，是一种毒性很强的原生质物质，被国际癌症研究所列为致癌物质之一，位居剧毒性物质控制的第二位。甲醛是一种破坏生物细胞蛋白质的原生质毒物，在通常条件下，纯甲醛是一种带有窒息性气味的无色气体，会对人的皮肤、呼吸道及内脏造成损害，其危害程度与它在空气中的浓度和接触时间的长短密切相关。甲醛还有致畸、致癌作用，长期接触甲醛的人，罹患鼻腔、口腔、鼻咽、咽喉、皮肤和消化道癌症的几率高于一般人，人类长期接触低量甲醛可以引起慢性呼吸道疾病、女性月经紊乱、妊娠综合症，引起新生儿体质降低，染色体异常，甚至引起鼻咽癌，高浓度的甲醛对神经系统、免疫系统、肝脏等都有毒害。0.01~3.1mg/m3，即0.008~2ppm时造成头痛，头晕，失眠；0.06~0.07mg/m3，即0.05~0.06ppm时，儿童发生气喘病；0.12~1.2mglm3，即0.1~1ppm时能致使肝功能，肺功能异常，免疫系统异常。我国公共场所卫生标准规定空气中甲醛的最高浓度容许浓度为0.1ppm居室空气中甲醛的卫生标准0.08ppm。甲醛的主要来源为:室外空气中甲醛的来源主要为石油，煤，天然气等的燃烧，润滑油的氧化分解，汽车排放，大气光化学反应及其一些生产甲醛，脉醛树脂，化学纤维，染料，橡胶制品，塑料，墨水，喷漆，涂料等的工厂。室内的甲醛主要来源于一些建筑材料，家具，各种粘合剂涂料，合成织品等。比如各种人造板，地毯合成物，清洗剂及化妆品等。研究表明，装修和家具中含有的甲醛，其释放期长达3~15年，在我国新建成未装修以及装修不久的房屋中，甲醛的检出率为100％，导致甲醛成为公认的“家装第一号杀手”。室内环境和作业场所空气中甲醛浓度测试多采用空气采样法，即利用采样泵抽取一定体积的空气样品经过甲醛吸收瓶，回实验室后用化学比色进行定量分析或用气相色谱进行分析，也可以在现场直接进行检测。该方法需要专业人员、专业设备进行分析测试，且耗时较久，费用很高，不适合普通百姓家庭使用。现有的甲醛检测仪，最低检测为10ppm，且受空气中SO2、H2S、NH3、NO等对其含量检测有很大的影响，受温度和湿度的影响也较大，并且所用传感器活性物质主要是铂、金等贵重金属，成本很高。因此，开发一种具有高准确度、高灵敏、高选择性、并且成本低廉的用于检测甲醛的传感器亟待解决。
技术实现思路
为解决现有甲醛检测技术中存在的准确度、灵敏度、选择性低，制作成本高的技术问题，提供一种用于检测甲醛含量的传感器的制作方法，所制备出的传感器可以灵敏、准确测定甲醛的含量，并且制作成本低。为达到上述技术目的，通过如下技术方案予以实现：一种检测空气中甲醛的含量的传感器电极的制备方法，电极所使用的催化剂为超导碳负载氧化锡-氧化铜-氧化锌-氧化钴催化剂，基材为磺化聚醚砜化合物离子交换膜，其制备过程包含以下具体步骤：步骤1，称取氧化锡粉、硝酸铜、硝酸锌、氧化钴粉末至统一烧杯里，再称取过量的草酸加入烧杯中；然后转移至球磨机中球磨，取出后在100~130℃下干燥，研磨10~12h，待用；步骤2，称取步骤1中的产物和相同质量的超导碳于烧杯中，向烧杯中滴入的强氧化钠溶液，搅拌均匀，放到水浴中，待烧杯中胶体变干后取出；步骤3，将步骤2取出的催化剂粉体移至陶瓷器皿中，在马弗炉700~800℃条件下中保温4~6h，待冷却后取出，转移至球磨机中球磨，取出放于坩埚中，向其中加入1~5%的Nafion溶液，搅拌至均匀，便制成了催化剂材料，然后把该催化剂用称量勺均匀涂抹至防水透气膜上；步骤4，把处理过的磺化聚醚砜化合物离子交换膜放入有去离子水的烧杯中，放入水浴中保温，然后捞出，待用；步骤5，把步骤3中的涂有催化剂的防水透气膜和采用相同方法制作的参比电极和对电极贴在经过步骤3后形成的磺化聚醚砜化合物离子交换膜上热压，把喷有催化剂的防水透气膜分别贴在磺化聚醚砜化合物离子交换膜的两侧，一侧贴一个，另一侧贴两个，热压后室温下放置，这样便制成了电化学甲醛气体传感器电极。优选的，步骤1中的氧化锡粉、硝酸铜、硝酸锌、氧化钴粉的质量比为1~3:4~6:8~9:0.1~0.8。优选的，步骤2中的氢氧化钠溶液的浓度为1~5g/ml，加入量为50~60ml/g催化剂；水浴锅的温度为90~100℃。优选的，步骤4处理过的磺化聚醚砜化合物离子交换膜，所说的处理为对磺化聚醚砜化合物离子交换膜进行预处理，把磺化聚醚砜化合物离子交换膜首先放入沸腾的3~5%的H2O2溶液中80℃条件下处理0.5~1h；然后再将其浸于温度为80℃的0.5~1M硫酸中0.5~1小时，用去离子水冲洗掉膜表面的残余酸液后放入去离子水中，然后待用。优选的，所述磺化聚醚砜化合物离子交换膜，包含如下重量份的原料:磺化聚醚砜化合物60~80份；噻吩类离子液体1~10份；制膜溶剂10~30份；优选的，所述磺化聚醚砜化合物由如下方法制备而成：3,3’-二磺酸钠-4,4’-二氯二苯砜18~20g、4,4，-二氯二苯二硫醚5~15g、3,3’-二氨基-4,4'-二氯二苯砜10~15g、3,3'5,5'四甲基联苯二酚10~15g、无水碳酸钠16~20g、200~250mLN,N-二甲基甲酰胺、150~200mL二氯甲苯混合，加热至200~210℃回流分水2~3小时。蒸馏除去二氯甲苯，将反应温度保持200~210℃，反应30~40小时。停止加热和搅拌，自然冷却至室温。反应液缓慢倾入2~3L去离子水中，得到白色纤维状聚合物，4~6L去离子水在80℃条件下浸泡6~8小时，重复三次，过滤，烘干，再在110~120℃下真空干燥20~30小时，得到浅黄色纤维状聚合物。优选的，所述磺化聚醚砜化合物离子交换膜的制备方法，包含如下制备步骤：A.将磺化聚醚砜化合物溶解在制膜溶剂中，配制成质量百分比浓度为5.0%-35.0%的制膜液；B.在步骤A所得的制膜液中加入噻吩类离子液体，85℃~95℃下，惰性气氛保护下搅拌10h~24h，冷却至室温，抽滤除去不溶物，干燥，即得到噻吩类离子液体掺杂磺化聚醚砜化合物离子交换膜材料；C.将步骤B所得离子交换膜材料经流延或压制成膜，然后在40℃~90℃下挥发溶剂，得到湿膜；再将所得湿膜在50℃~100℃下恒温干燥2~24h；或者先在50℃~70℃下干燥10h~12h，再升温至70℃~120℃干燥4h~10h，得到噻吩类离子液体掺杂磺化聚醚砜化合物质子交换膜。优选的，该噻吩类离子液体名称为：四氢噻吩类离子液体或S-烷基噻吩类离子液体。优选的，所用的制膜溶剂为：甲酸戊酯、醋酸戊酯、二甲苯、三氯乙烯苯的一种或一种以上。优选的，所用的制膜溶剂为：二甲苯。有益效果：本专利技术电极用于传感器上测定甲醛具有灵敏度高，检测范围宽，准确度高，线性良好，选择性和稳定性好。附图说明图1实施例2的电极检测甲醛气体浓度的线性图。具体实施例实施例1一种检测空气中甲醛的含量的传感器电极的制备方法一种检测空气中甲醛的含量的传感器电极的制备方法，电极所使用的催化剂为超导碳负载氧化锡-氧化铜-氧化锌-氧化钴催化剂，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测空气中甲醛含量的传感器电极的制备方法，其特征在于，电极所使用的催化剂为超导碳负载氧化锡‑氧化铜‑氧化锌‑氧化钴催化剂，基材为磺化聚醚砜化合物离子交换膜，其制备过程包含以下具体步骤：步骤1，称取氧化锡粉、硝酸铜、硝酸锌、氧化钴粉末至统一烧杯里，再称取过量的草酸加入烧杯中；然后转移至球磨机中球磨，取出后在100~130℃下干燥，研磨10~12h，待用；步骤2，称取步骤1中的产物和相同质量的超导碳于烧杯中，向烧杯中滴入的强氧化钠溶液，搅拌均匀，放到水浴中，待烧杯中胶体变干后取出；步骤3，将步骤2取出的催化剂粉体移至陶瓷器皿中，在马弗炉700~800℃条件下中保温4~6h，待冷却后取出，转移至球磨机中球磨，取出放于坩埚中，向其中加入1~5%的Nafion溶液，搅拌至均匀，便制成了催化剂材料，然后把该催化剂用称量勺均匀涂抹至防水透气膜上；步骤4，把处理过的磺化聚醚砜化合物离子交换膜放入有去离子水的烧杯中，放入水浴中保温，然后捞出，待用；步骤5，把步骤3中的涂有催化剂的防水透气膜和采用相同方法制作的参比电极和对电极贴在经过步骤3后形成的磺化聚醚砜化合物离子交换膜上热压，把喷有催化剂的防水透气膜分别贴在磺化聚醚砜化合物离子交换膜的两侧，一侧贴一个，另一侧贴两个，热压后室温下放置，这样便制成了电化学甲醛气体传感器电极。...

【技术特征摘要】
1.一种检测空气中甲醛含量的传感器电极的制备方法，其特征在于，电极所使用的催化剂为超导碳负载氧化锡-氧化铜-氧化锌-氧化钴催化剂，基材为磺化聚醚砜化合物离子交换膜，其制备过程包含以下具体步骤：步骤1，称取氧化锡粉、硝酸铜、硝酸锌、氧化钴粉末至统一烧杯里，再称取过量的草酸加入烧杯中；然后转移至球磨机中球磨，取出后在100~130℃下干燥，研磨10~12h，待用；步骤2，称取步骤1中的产物和相同质量的超导碳于烧杯中，向烧杯中滴入的强氧化钠溶液，搅拌均匀，放到水浴中，待烧杯中胶体变干后取出；步骤3，将步骤2取出的催化剂粉体移至陶瓷器皿中，在马弗炉700~800℃条件下中保温4~6h，待冷却后取出，转移至球磨机中球磨，取出放于坩埚中，向其中加入1~5%的Nafion溶液，搅拌至均匀，便制成了催化剂材料，然后把该催化剂用称量勺均匀涂抹至防水透气膜上；步骤4，把处理过的磺化聚醚砜化合物离子交换膜放入有去离子水的烧杯中，放入水浴中保温，然后捞出，待用；步骤5，把步骤3中的涂有催化剂的防水透气膜和采用相同方法制作的参比电极和对电极贴在经过步骤3后形成的磺化聚醚砜化合物离子交换膜上热压，把喷有催化剂的防水透气膜分别贴在磺化聚醚砜化合物离子交换膜的两侧，一侧贴一个，另一侧贴两个，热压后室温下放置，这样便制成了电化学甲醛气体传感器电极。2.根据权利要求1所述的电化学甲醛气体传感器电极的制备方法，其特征在于，步骤1中的氧化锡粉、硝酸铜、硝酸锌、氧化钴粉的质量比为1~3:4~6:8~9:0.1~0.8。3.根据权利要求1所述的电化学甲醛气体传感器电极的制备方法，其特征在于，步骤2中的氢氧化钠溶液的浓度为1~5g/ml，加入量为50~60ml/g催化剂；水浴锅的温度为90~100℃。4.根据权利要求1所述的电化学甲醛气体传感器电极的制备方法，其特征在于，步骤4处理过的磺化聚醚砜化合物离子交换膜，所说的处理为对磺化聚醚砜化合物离子交换膜进行预处理，把磺化聚醚砜化合物离子交换膜首先放入沸腾的3~5%的H2O2溶液中80℃条件下处理0.5~1h；然后再将其浸于温度为80℃的0.5~1M硫酸中0.5~1小时，用去离子水冲洗掉膜表面的残余酸液后放入去离子水中，然后待用。5.根据权利要求1所述的电化学甲醛气体传感器电极的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，李会武，汪丰梅，齐向上，王程媛，何春燕，
申请(专利权)人：广东华晟安全职业评价有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44