[发明专利]一种甲醛电化学传感器膜电极的制备方法

说明书

本发明公开了一种甲醛电化学传感器膜电极的制备方法，包括制备对电极浆料A，制备自增湿工作电极浆料B；将对电极浆料A和自增湿工作电极浆料B分别印刷或涂抹在固体电解质膜的上下表面，烘干形成包含自增湿工作电极膜和对电极膜的膜电极，进行热压处理后得到甲醛电化学传感器膜电极。本发明中的甲醛电化学传感器采用膜电极作为敏感元，具有不漏液、寿命长、检测精度高的特点。同时，膜电极采用磺化聚合物膜作为固体电解质，制备工艺简单且不需要额外处理，含亲水性物质的自增湿催化电极膜层解决了磺化聚合物电解质膜的水依赖性问题，在湿度较低的环境中仍具有较高的电导率。

技术领域

本发明属于气体传感器技术领域，涉及一种传感器，具体涉及一种解决了磺化聚合物电解质膜的水依赖性问题，在湿度较低的环境中仍具有较高的电导率的甲醛电化学传感器膜电极的制备方法。

背景技术

电化学气体传感器能够将被测气体的浓度直接转化为电信号输出，具有灵敏度高、信号准确、操作简单、适合现场检测等特点，因此被广泛应用于对大气污染、工业废气的监控以及居住环境质量的监测。敏感元是电化学传感器的核心部件，其性能优劣直接影响着传感器的性能。敏感元通常由贵金属催化电极和电解质溶液组成，但是液态电解质易挥发、冷冻、渗漏，同时电极长期与电解质液体接触会受到侵蚀，从而导致传感器的灵敏度降低，使用寿命缩短。

采用固体电解质膜作为纳米催化电极载体制备的膜电极成功地解决了上述电解质漏液、腐蚀电极等问题，同时提高了传感器的灵敏度和使用寿命。电化学传感器的膜电极常采用磺化聚合物膜、复合质子交换膜作为固体电解质膜。磺化聚合物膜的导电性能对水依赖性强，在湿度较低的环境中，其电导率急剧下降；复合质子交换膜制备工艺复杂且需要对多孔聚合物支撑材料表面进行亲水处理，同时引入的电解质溶液无法完全渗入支撑膜内部微孔中，使得电导率较低。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有固体电解质膜中，磺化聚合物膜在湿度较低的环境中电导率急剧下降，复合质子交换膜制备工艺复杂且需要对多孔聚合物支撑材料表面进行亲水处理的缺陷而提供一种解决了磺化聚合物电解质膜的水依赖性问题，在湿度较低的环境中仍具有较高的电导率，制备工艺简单，不需要额外处理的甲醛电化学传感器膜电极的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种甲醛电化学传感器膜电极的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤1)将第一催化剂中加入去离子水润湿后，依次加入分散剂和粘结剂，混合均匀制得对电极浆料A；

步骤2)将第二催化剂中加入去离子水润湿后，依次加入分散剂和粘结剂，混合均匀后，再加入亲水性材料，混合均匀制得自增湿工作电极浆料B；

步骤3)将步骤1)制得的对电极浆料A和步骤2)制得的自增湿工作电极浆料B分别印刷或涂抹在固体电解质膜的上下表面，烘干形成包含自增湿工作电极膜和对电极膜的膜电极；

步骤4)对步骤3)烘干后的膜电极进行热压处理，得到甲醛电化学传感器膜电极。

在本技术方案中，本发明中的甲醛电化学传感器采用膜电极作为敏感元，具有不漏液、寿命长、检测精度高的特点。同时，膜电极采用磺化聚合物膜作为固体电解质，制备工艺简单且不需要额外处理，含亲水性物质的自增湿催化电极膜层解决了磺化聚合物电解质膜的水依赖性问题，在湿度较低的环境中仍具有较高的电导率。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤1)中，电极浆料A中的第一催化剂：去离子水：分散剂：粘结剂＝1mg：(0.02-0.1)mL：(0.05-0.15)mL：(0.01-0.05)mL，所述第一催化剂为Pt/C复合贵金属纳米粉末，Pt含量在10wt.％-20wt.％。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤1)中，分散剂包括乙醇、乙二醇、异丙醇或甘油。