一种掺杂铁酸镧甲醛气敏材料及其制备方法技术

一种甲醛气敏材料及其制备方法，属于制备甲醛气敏的材料及方法。本发明专利技术包括硝酸镧、硝酸铁、柠檬酸、分散剂、与铁离子电负性和离子半径相近的金属离子或与镧离子电负性和离子半径相近的金属离子等原料，其摩尔比为１∶１∶（０．０５～１．５）∶（０．００１～０．１）∶（０．１～０．５）；制备方法有混合溶液、微波反应、凝胶干燥和研磨等步骤，从而获得灵敏度高、选择性好、响应－恢复时间快的甲醛气敏材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于甲醛气敏材料及制备该材料的方法，尤其涉及对铁酸镧进行掺杂改性的甲醛气敏材料制备方法。
技术介绍
室温下甲醛(HCH0)是一种无色、有特殊刺激性气味的气体，被广泛应用于合成树 脂、表面活性剂、橡胶、皮革、塑料、造纸、染料、粘合剂、涂料、建筑材料、消毒等工业产品生 产。室内装修装饰中大量用到的材料如建筑材料、家具、各种粘合剂等都会释放甲醛气体， 而且甲醛释放期长达3 15年，导致室内空气中甲醛浓度严重超标，给人体身心健康带来 极大的危害，因此对甲醛等有害气体的方便、快捷的检测显得尤为重要。目前，检测室内空气中甲醛常用的方法主要有分光光度法、色谱法、荧光法、电化 学法，市场上常用的甲醛检测装置有如下种类(1)利用酚试剂比色法或分光光度法的原理，检测时首先采集空气，然后使用甲醛 气体检测专用配套试剂通过化学反应来检测，其构成包括交流电源、抽气泵、流量计、定时 器、工作开关及指示等几部分，主要部件包括空气采样器、气体吸收管、甲醛检测专用试剂、 甲醛检测专用色阶等，如申请号为200920006384. 2,200820048828. 4的中国专利。(2)利用电化学传感技术和光电光度法的原理，能对较低浓度的甲醛气体进行检 测，如申请号为200810036757.0的中国专利公布了一种超低浓度电化学甲醛传感器，包括 至少一个工作电极，一个补偿电极及一个对电极，补偿电极与工作电极位于同一工作面上 但被隔离在不同的空间中，补偿电极所处的空间中包括选择性去除甲醛的补偿电极过滤 层。(3)简易甲醛检测试剂、试纸利用基本化学反应原理，通过比色定性测量室内甲 醛浓度，如申请号为200520103346. 0的中国专利公开了一种一次性甲醛检测试纸，由检测 底板、检测纸、检测液及甲醛检测色标组成，检测原理是甲醛与AHMT在碱性条件下缩合，然 后经高碘酸钾氧化成紫红色化合物，其色泽深浅与甲醛含量成正比。上述检测甲醛气体的各种技术和仪器在使用过程中都存在不同程度的不足或检 测时需要先对现场进行采样，再利用专用仪器进行分析，操作复杂，测定时间较长；或不能 定量检测，难以满足现场实时、方便检测的需求。甲醛气敏传感器是采用对甲醛敏感的材料制成小巧的传感器，结构简单、体积小、 灵敏度高、性能稳定、价格低、使用方便，能够对甲醛进行实时检测，并直接读出甲醛气体浓 度值，具有极大的推广应用潜力。甲醛气敏传感器的核心是甲醛气敏材料，目前对甲醛气敏材料的研究仅有 少量文献报道，如刘如征等(刘如征，全宝富等，ln203基甲醛传感器的研制，电子 元件与材料，2006，25 (11) : 15-17)采用溶胶-凝胶法制备掺杂La203的ln203元件对 lOOppm 甲醛气体的灵敏度为 13 ；Ling Zhang 等(Ling Zhang, Jifan Hu, Peng Song, et al. , Formaldehyde-sensing characteristics of perovskiteLa0.68Pb0.32Fe03nano-materials, Physica B，2005，09 (20) :259_263)用溶胶-凝胶法制备了 La。.68PbQ.32Fe03气敏传感器在150°C的工作温度下对lOOppm甲醛气体的灵敏度为5 ；Ting Chen(Ting Chen, Zhenlai Zhou, Yude Wang, Effectsof calcining temperature on the phase structure and the formaldehyde gas sensingproperties of CdO-mixed In203, Sensors and Actuators B，135 (2008) 219-223)选用低温固相法合成制备了 Cd0-Iri203的混合物，当粉体的烧结温度为650°C时，由该粉体制备的元件在工作温度为 100°C时对lOOppm甲醛气体的灵敏度为6左右；王兢(王兢，掺杂改善Sn02甲醛气敏元件的 灵敏度特性的研究，微纳电子技术，2007，44 (7) :357-360)在Sn02中分别掺入质量分数 2% Pb和2% Zr，所得到的气敏元件对50ppm甲醛气体的灵敏度分别为2. 38和2. 08，在一 定程度上提高了对甲醛的灵敏度，但是元件对甲醛的选择性没有得到改善James A (James A, Kristin D, Teerry A, NiO thin-film formaldehyde gas sensor, Sensors and Actuators B, 80 (2001) 106-115)等研究NiO与Li掺杂NiO的薄膜型电阻气敏元件，发现 元件对甲醛、酒精、丙酮等都具有灵敏度，但灵敏度均比较低。近年来日本、韩国等国开展 了甲醛气体传感器的研制工作，取得了一些阶段性成果，但仍不能达到实用的要求。James A(James A,Kristin D, TeerryA,NiO thin-film formaldehyde gas sensor,Sensors and Actuators B ，80(2001) 106-115)和Xu (Xu J. Q,Jia X. H,Lou X. D,Selective detection ofHCHO gas using mixed oxides of Zn0/ZnSn03, Sensors Actuators B,2007,120 (2) 694-699.)等人研制出分别以NiO和ZnSn03为基底的甲醛传感器，对甲醛传感器的开发做 出了一定的贡献。但灵敏度高、稳定性和选择性好的甲醛气体传感器还有待进一步开发。 综上所述，目前国内外对甲醛的常规量化检测方法(光谱法、色谱法、电化学法 等)普遍存在试验条件要求较高、不易控制、仪器价格昂贵、体积大等不足，而体积小巧、方 便实用的甲醛气敏传感器的研究才刚刚起步，现有文献报导中所制备的甲醛气敏材料及相 应的传感器对甲醛灵敏度、选择性和稳定性都不理想。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的首先是提供制备掺杂铁酸镧甲醛气敏材 料的原料和配比，并基于所提供的原料和配比提供一种制备掺杂铁酸镧甲醛气敏材料的方 法，从而获得灵敏度高、选择性好、响应-恢复时间快的掺杂铁酸镧甲醛气敏材料及其制备 方法。本专利技术的目的通过以下方法实现(一 )本专利技术制备掺杂铁酸镧甲醛气敏材料的原料及配比该原料包括硝酸镧、硝酸铁、柠檬酸、分散剂、掺杂金属离子，与该原料成分相应的 摩尔比为 1 1 (0.05 1.5) (0.001 0.1) (0. 1 0. 5)，其中，分散剂选自三乙基己基磷酸、甲基戊醇、聚丙烯酰胺、古尔胶、聚乙二醇之一种；掺杂的金属离子为镁或锌或锆或锰或镍或铜或锶或钇或铈或铅中的一种，或钇与 镁离子的组合掺杂，或锶与锆离子的组合掺杂。所述的硝酸镧、硝酸铁、柠檬酸、分散剂及掺杂金属离子的摩尔比优选为 1 1 (0. 2 0. 8) (0. 01 0. 05) (0. 2 0. 4)。所述的镁、锌、锆、锰、镍、铜、锶、钇、铈离子原料选自相应的硝酸盐或相应的硫酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掺杂铁酸镧甲醛气敏材料，其特征是制备该材料的原料由硝酸镧、硝酸铁、柠檬酸、分散剂、掺杂金属离子按摩尔比１∶１∶（０．０５～１．５）∶（０．００１～０．１）∶（０．１～０．５）组成，其中，分散剂选自三乙基己基磷酸、甲基戊醇、聚丙烯酰胺、古尔胶、聚乙二醇之一种；掺杂金属离子为镁、锌、锆、锰、镍、铜、锶、钇、铈、铅离子中的一种，或钇与镁离子的组合，或锶与锆离子的组合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柳清菊，张瑾，朱忠其，刘强，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：53[中国|云南]