[发明专利]用于同时监测甲醛和氨的复合氧化物敏感材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于同时监测甲醛和氨的复合氧化物敏感材料，尤其是由Au原子掺杂的La₂O₃、TiO₂和SnO₂组成的纳米复合氧化物敏感材料，属于传感技术领域。

背景技术

甲醛是一种无色易挥发的化工原料，作为胶粘剂原料、消毒剂、防腐剂和整理剂被广泛应用于压缩板、涂料、油漆、化妆品和包装材料等产品中。人们对空气中各种浓度的甲醛有不同的反映，当甲醛浓度在空气中达到0.06～0.07mg/m³时，儿童就会发生轻微气喘，达到0.1mg/m³时就有异味和不适感，达到0.5mg/m³时可刺激眼睛引起流泪，达到0.6mg/m³可引起咽喉不适或疼痛，达到1mg/m³时会引起大量流泪，达到10mg/m³时则感觉呼吸困难，达到30mg/m³时能使人窒息。长期接触低剂量甲醛(0.1mg/m³以下)可以引起慢性呼吸道疾病、女性妊娠综合症、新生儿体质降低和染色体异常等病变。

氨气(NH₃)是一种碱性、无色、具有强烈刺激性气味的气体，空气中的氨气因易溶于水而常被吸附在人体皮肤粘膜、眼结膜及呼吸道咽喉粘膜上。当空气中氨气浓度为0.5mg/m³时可使人感觉到刺激性气味；当空气中氨气浓度超过80mg/m³时，短时间内即可使人出现流泪、咽痛、咳嗽、胸闷、呼吸困难，并伴有头晕、头痛、恶心、呕吐、乏力等症状，严重的还会发生肺水肿和呼吸道病变。人们长期生活在低浓度的氨气环境中，可逐渐麻痹呼吸道纤毛和损害粘膜上皮组织，使病源微生物易于侵入，减弱身体对疾病的抵抗力。

甲醛和氨气都是室内空气中的主要污染物。甲醛主要来自各种装饰装修材料，氨气则主要来自墙体施工时所使用的抗冻剂。有关部门抽查了北京市5个新建的高档写字楼、公寓和居民住宅小区，对其室内空气质量进行检测，发现室内空气中甲醛和氨的浓度都超过了国家规定标准，且超标率都达到75％以上。因此研究快速准确测定空气中微量甲醛和氨气的方法具有很强的现实意义。

甲醛和氨气的常规检测手段主要有：分光光度法、电化学法、气相色谱法、液相色谱法和化学发光法等。这些方法灵敏度都比较高，但都需要预先富集和适当处理才能通过分析仪器完成测定，必须在实验室完成，无法现场实现。甲醛和氨气的现场测定方法主要有检测管比色法，这种方法稳定性和灵敏度都不足，只能作为半定量方法使用。

2008年发明人在《化学学报》上发表的题为“纳米复合氧化物催化发光法测定空气中的甲醛”的论文中使用纳米级钼钒钛(原子比为2∶3∶5)复合氧化物作为敏感材料，可以在线检测0.07～34mg/m³的甲醛，检出限可达0.04mg/m³，但是苯、二氧化硫和丙酮对甲醛的测定有一定干扰；2011年发明人在《Materials Science Forum》上发表的题为“A Novel Ammonia Sensor Utilizing Cataluminescence on Nano-TiW₃Cr₂O₁₄”的论文中使用纳米级钛钨铬(原子比1∶3∶2)复合氧化物作为敏感材料，可以在线检测1～50mg/m³的氨气，检出限可达0.5mg/m³，但是乙醇和丙酮对氨气的测定有一定干扰，表明敏感材料的选择性有待提高。

发明内容

本发明的目的是克服以往技术的不足，提供一种同时对甲醛和氨气有较高选择性的纳米催化发光敏感材料及其制备方法。用这种敏感材料制作的监测甲醛和氨气的气体传感器，可以在现场同时准确测定空气中的微量甲醛和氨气而不受其它共存物的干扰。