一种甲醛检测传感器及甲醛检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种甲醛检测传感器及甲醛检测系统，所述甲醛检测传感器包括反应部，所述反应部包括具有羟胺盐的金属有机骨架材料；响应部，所述响应部包括电极材料，所述电极材料与所述具有羟胺盐的金属有机骨架材料隔开。所述甲醛检测传感器采用羟胺盐修饰的MOF材料为传感器关键活性层。所述羟胺盐修饰的MOF材料具有较高的比表面积、易于调节孔径大小、可灵活设计主客体分子的作用位点等特性。同时，羟胺盐的存在赋予传感器较低的电阻值，从而充分暴露传感沟道。分暴露传感沟道。分暴露传感沟道。

【技术实现步骤摘要】
一种甲醛检测传感器及甲醛检测系统


[0001]本专利技术涉及空气净化领域，尤其是涉及一种甲醛检测传感器及甲醛检测系统。

技术介绍

[0002]病态建筑综合症(SBS)被定义为一种医疗状况，其中建筑物的居住者遭受与健康或舒适相关的急性影响，例如头痛、粘液刺激(眼睛、鼻子和喉咙)、皮肤干燥或发痒、疲劳，注意力不集中，对气味敏感，感冒，流感样症状，无明显原因的头晕和恶心。所述症状似乎与在建筑物中花费的时间直接相关。
[0003]1984年，世界卫生组织报告说，全世界多达30％的新建和改建建筑物的室内空气质量可能很差。虽然症状的原因尚不清楚，但大多数患者在离开大楼后不久就报告说有所缓解。一些可能对SBS有较大影响因素是来自室外的化学污染物(机动车尾气、管道通风口以及浴室和厨房的建筑尾气中的污染物)。
[0004]室内空气中最常见的污染物包括挥发性有机化合物(VOC)，主要来源是粘合剂、油漆、室内装潢、地毯、杀虫剂、清洁剂和人造木制品。甲醛是一种广泛用于家居材料和工业过程的化合物，已被世界卫生组织(WHO)列为人类致癌物并确定为病态建筑综合症(SBS)的主要原因(SM Joshi,Indian J.Occup.Environ.Med.2008,12,61
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64)。
[0005]常用的检测甲醛的浓度工具种类繁多，包括气体传感器。典型的气体传感器材料是金属氧化物，包括氧化锌(ZnO)或氧化锡(SnO2)。包括金属氧化物的气体传感器利用传感器材料对气体的吸附，以及吸附气体后传感器材料的电阻的相应变化来测试气体。具体地，当氧吸附在金属氧化物颗粒表面时，金属氧化物表面的自由电子向氧移动，形成电子耗尽层，促使金属氧化物的电阻增加。并且，当引入气体时，气体发生氧化，电子移回金属氧化物，金属氧化物的电阻降低。气体传感器是通过测量电阻变化来实现的。然而，当使用金属氧化物时，传感器的工作温度非常高(500℃或更高)，并且难以选择性地检测特定气体。
[0006]另一方面，被称为金属有机骨架(MOF)的材料具有较大的表面积，并且能够将各种官能团引入孔中，从而引起各个研究领域的关注。
[0007]然而，由于在其结构中具有大孔的有机
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无机复合材料具有高电阻和强噪声，因此MOF认为不适合用作利用电阻变化来检测气体的传感器材料。为了解决MOF电阻高的问题，也有人提出了将I2掺杂到有机/无机复合材料中的技术(science,2014,343,66:jacs,2014,136,8856)，但有表面积减少的问题。表面积的减少可能是检测目标气体接触和扩散的障碍。此外，麻省理工学院的研究人员提出了一种合成二维结构(2D层)形状的有机无机复合材料并确保半导体级导电率(约40S
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cm
‑1)的技术，但该结构具有抗性受潮或受热。缺点是稳定性差，表面积相对较小。

技术实现思路

[0008]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种甲醛检测传感器，能够选择性的检测甲醛气体，电阻低。
[0009]本专利技术的另一个目的在于提出一种甲醛检测系统，所述甲醛检测系统包括所述甲醛检测传感器。
[0010]根据本专利技术第一方面的实施例，本专利技术提出一种甲醛检测传感器，包括反应部，所述反应部包括具有羟胺盐的金属有机骨架材料；响应部，所述响应部包括电极材料，所述电极材料与所述具有羟胺盐的金属有机骨架材料隔开。
[0011]根据本专利技术第一方面的实施例，所述甲醛检测传感器采用羟胺盐修饰的MOF材料(即金属有机骨架材料)为传感器关键活性层。所述羟胺盐修饰的MOF材料具有较高的比表面积、易于调节孔径大小、可灵活设计主客体分子的作用位点等特性。由此，本专利技术的甲醛检测传感器在气体吸附
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解吸附、识别等方面具有得天独厚的优势，使用便捷，能够实现对微量甲醛气体的实时监测，具有高灵敏度和很好的可恢复性。进一步地，羟胺盐的存在赋予传感器较低的电阻值，从而充分暴露传感通道。
[0012]根据本专利技术的一些实施例，所述金属有机骨架材料，包括金属组分和有机配体；所述金属组分与所述有机配体结合提供有机
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无机复合多孔材料。
[0013]根据本专利技术的一些实施例，所述金属组分包括金属离子和金属簇。
[0014]根据本专利技术的一些实施例，所述金属离子包括元素周期表第3～5周期的金属离子中的一种或多种；优选地，所述金属离子包括具有2～5个配位点的金属离子。
[0015]根据本专利技术的一些实施例，所述金属离子包括Na、Mg、Al、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In和Sn中的一种或多种元素的离子。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，所述金属离子包括Zn、Co、Al和Zr中的一种或多种元素的离子。
[0017]根据本专利技术的一些实施例，所述金属离子具有相同或不同的化合价，优选地，所述金属离子的化合价包括+1～+5价。
[0018]根据本专利技术的一些实施例，所述金属簇包括周期表第3～5周期的金属元素以外的金属或非金属元素中的一种或多种，且具有2～5个配位点；优选地，所述金属簇包括一种或多种金属离子；和/或所述金属簇包括一种或多种非金属元素；进一步优选地，所述非金属元素包括氧、氮、硫和磷中的一种或多种。
[0019]根据本专利技术的一些实施例，所述有机配体为单齿配体或多齿配体。
[0020]根据本专利技术的一些实施例，所述单齿配体为硫氰酸根或硫离子；所述多齿配体包括对苯二甲酸、氨基对苯二甲酸、咪唑、烷基咪唑、富马酸、间苯二甲酸、烷氧基咪唑中的一种或多种。
[0021]根据本专利技术的一些实施例，所述有机
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无机复合多孔材料包括fcu、sod、sra、mtn、bnn、tbo、csq、pcu、qom、nbo、cag、gar、crb、gls、mer、rho、fau、lta、poz拓扑构型中的一种或多种。
[0022]根据本专利技术的一些实施例，所述有机
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无机复合多孔材料具有moz、zni、dia、lcs、dft、ana、frl或gme的拓扑骨架结构中的一种或多种。
[0023]根据本专利技术的一些实施例，所述有机
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无机复合多孔材料为Zr
4+
+对苯二甲酸、Zn
2+
+2
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甲基咪唑、Co
2+
+2
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甲基咪唑、Zr
4+
+2
‑
氨基对苯二甲酸或Al
3+
+2
‑
氨基对苯二甲酸中的一种或多种。
[0024]根据本专利技术的一些实施例，所述羟胺盐选自羟胺的氢卤酸盐、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硼酸盐和三氟乙酸盐中的一种或多种。
[0025]根据本专利技术的一些实施例，所述羟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种甲醛检测传感器，其特征在于，包括反应部，所述反应部包括具有羟胺盐的金属有机骨架材料；响应部，所述响应部包括电极材料，所述电极材料与所述具有羟胺盐的金属有机骨架材料隔开。2.根据权利要求1所述的甲醛检测传感器，其特征在于，所述金属有机骨架材料，包括金属组分和有机配体；所述金属组分与所述有机配体结合提供有机
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无机复合多孔材料。3.根据权利要求2所述的甲醛检测传感器，其特征在于，所述金属组分包括金属离子和金属簇。4.根据权利要求3所述的甲醛检测传感器，其特征在于，所述金属离子包括元素周期表第3～5周期的金属离子中的一种或多种；优选地，所述金属离子包括具有2～5个配位点的金属离子。5.根据权利要求4所述的甲醛检测传感器，其特征在于，所述金属离子包括：Na、Mg、Al、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In和Sn中的一种或多种元素的离子。6.根据权利要求5所述的甲醛检测传感器，其特征在于，所述金属离子包括：Zn、Co、Al和Zr中的一种或多种元素的离子。7.根据权利要求3所述的甲醛检测传感器，其特征在于，所述金属离子具有相同或不同的化合价，优选地，所述金属离子的化合价包括+1～+5价。8.根据权利要求3所述的甲醛检测传感器，其特征在于，所述金属簇包括周期表第3～5周期的金属元素以外的金属或非金属元素中的一种或多种，且具有2～5个配位点；优选地，所述金属簇包括一种或多种金属离子；和/或所述金属簇包括一种或多种非金属元素；进一步优选地，所述非金属元素包括氧、氮、硫和磷中的一种或多种。9.根据权利要求2所述的甲醛检测传感器，其特征在于，所述有机配体为单齿配体或多齿配体。10.根据权利要求9所述的甲醛检测传感器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：严诚，王冀，
申请(专利权)人：佛山市顺德区阿波罗环保器材有限公司，
类型：发明
国别省市：