[发明专利]室温检测低浓度甲醛的气敏材料及其制备方法、甲醛气体传感器

说明书

本发明提供了一种室温检测低浓度甲醛的气敏材料及其制备方法、甲醛气体传感器，属于气敏传感器技术领域。该气敏材料为：贵金属纳米颗粒和功能化石墨烯二元复合材料，其中，所述贵金属纳米颗粒和功能化石墨烯的质量比为1:0.1‑30；其中，所述气敏材料能够在室温下检测到浓度为ppb级的甲醛气体。因此，与传统的甲醛气敏材料相比，本发明的气敏材料和包含该气敏材料的甲醛气体传感器，其不需要高温工作环境，极大降低了功耗以及成本，节省了资源，使甲醛气体传感器应用领域更加广泛。并且，每个传感器基片上需要的材料较少，故材料的成本相对较低，可以有利于甲醛气体传感器的产业化实施。

技术领域

本发明涉及气敏传感器技术领域，特别是涉及室温检测低浓度甲醛的气敏材料及其制备方法、甲醛气体传感器。

背景技术

随着人们生活水平的提高及人们对家具环境装饰要求的转变，使得室内空气质量问题日益突出，家庭装修后室内的主要污染气体为甲醛及苯系物。吸入高浓度的甲醛气体对人体会产生很大的害处，例如出现头疼、恶心、咳嗽、肠胃功能紊乱症状。根据相关研究，如果室内中的甲醛气体浓度超过国家规定的室内甲醛浓度标准的10倍左右，处于室内的人相当于在慢性自杀。因此，检测室内空气中的甲醛对保护人体健康及环境保护具有重大的意义。

传统的甲醛检测方法很多，但大多数甲醛气体传感器都是以电化学测量为主，传统的传感器具有精确度比较差，选择性不够好，体积大等缺点。并且现有的高灵敏度的甲醛气体传感器均需要在加热的条件下检测，功耗很大，故研发功耗低、元件尺寸微小、寿命长、价格低廉的传感器变得非常有意义。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种室温检测低浓度甲醛的气敏材料，所述气敏材料为：

贵金属纳米颗粒和功能化石墨烯二元复合材料，其中，所述贵金属纳米颗粒和功能化石墨烯的质量比为1:0.1-30；

其中，所述气敏材料能够在室温下检测到浓度为ppb级的甲醛气体。

进一步地，所述贵金属纳米颗粒为Pt、Au或Pd纳米颗粒。

进一步地，所述气敏材料为氧化还原石墨烯负载Pt纳米颗粒，所述Pt纳米颗粒与所述氧化还原石墨烯的质量比为1:0.2-15。

进一步地，所述气敏材料为氧化还原石墨烯负载Pt纳米颗粒，所述Pt纳米颗粒与所述氧化还原石墨烯的质量比为1:0.3-10。

特别地，本发明还提供了一种室温检测低浓度甲醛的气敏材料的制备方法，包括如下步骤：

提供氧化石墨烯粉末；

将所述氧化石墨烯粉末均匀分散在有机溶剂和水中；

加入贵金属前驱体和有机溶剂，并进行微波反应获得贵金属纳米颗粒和功能化石墨烯二元复合材料。

进一步地，在将所述氧化石墨烯粉末均匀分散在有机溶剂和水中的步骤中，所述有机溶剂和水的体积比为1:0.1-10。

进一步地，在加入贵金属前驱体和有机溶剂的步骤中，所述贵金属前驱体和所述有机溶剂的体积比为1-50:1；

所述微波反应的条件是在450-900W的功率下反应30-180s。

特别地，本发明还提供了一种室温检测低浓度甲醛的甲醛气体传感器，包括：

基底；

至少两个电极，其形成在所述基底的表面处；和

如权利要求1-4中任一项所述的气敏材料，其被施加在所述基底的表面，并至少部分覆盖所述至少两个电极，以使得所述至少两个电极导通；

其中，所述甲醛气体传感器能够在室温下检测到浓度为ppb级的甲醛气体。