[发明专利]一种敏感电极、甲醛柔性传感器及其制备方法

说明书

本发明属于气体传感器技术领域，具体涉及一种敏感电极、甲醛柔性传感器及其制备方法。敏感电极的制备方法为：TiO₂纳米管/多孔钛箔上沉积CoAg合金后包覆聚苯胺‑聚(2‑丙烯酰胺‑2甲基丙磺酸)，然后单面旋涂PDMS。甲醛柔性传感器包括传感器外壳，内部依次设置有空气室、阴极扩散层、阴极催化剂层、Nafion膜、敏感电极和气体反应室，敏感电极旋涂有PDMS的一侧靠近所述气体反应室。包含该敏感电极的甲醛柔性传感器应用于甲醛检测时安全可靠，环境友好，性能稳定，具有较高抗中毒能力和抗干扰能力。

技术领域

本发明属于气体传感器技术领域，具体涉及一种敏感电极、甲醛柔性传感器及其制备方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高和人类健康意识的提高，室内空气质量问题日益成为公众关注的焦点。在众多的室内有害气体中，甲醛正成为危害人类健康的头号杀手。甲醛是一种重要的工业原料，广泛应用于纺织、涂料、胶粘剂、木材加工等行业领域，成为空气中甲醛的主要来源，另外，各种纺织品和装饰材料的大量使用也成为甲醛的主要来源。短时间内甲醛是很难完全祛除的，它会在很长一段时间内缓慢释放，危害人们身体健康，甲醛对人体的皮肤、黏膜和呼吸道造成刺激，长期暴露于高浓度甲醛环境中的人罹患癌症的风险要大大增加。因此，室内甲醛气体的实时浓度检测尤为重要。

甲醛现有的检测技术有化学法、色谱法、荧光探针法和采用传感器测定等。其中，化学法很多，但是同一种方法不适用于不同浓度的甲醛，且测试时间较长。色谱法成本较高。荧光探针法中的有机小分子荧光探针对环境变化非常敏感，可以随时监测甲醛浓度，但是由于大部分有机荧光分子在固态时会发生聚集，引起自身的荧光猝灭，所以荧光探针的使用需要一定条件，限制了固态荧光探针技术在实际检测中的应用。常用的甲醛传感器主要有电化学、半导体、催化燃烧、催化发光和红外线等。电化学、半导体和催化燃烧传感器虽结构简单、操作方便，但信号稳定性和选择性受环境因素影响。红外传感器结构复杂，功耗大。催化发光传感器灵敏度高、反应速度快、稳定性强、在反应过程中不消耗催化剂、可长时间监测环境中甲醛等多种气体，但是催化剂需负载在多孔材料上，负载后的孔隙率明显降低。

发明内容

有鉴于此，为克服现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种敏感电极、甲醛柔性传感器及其制备方法，该柔性传感器对甲醛具有很好的吸附作用，具有较高抗中毒能力和抗干扰能力，性能稳定，不采用贵金属，传感器成本较低，零功耗，安全可靠，环境友好，操作方便，简单快捷。

本发明提供了一种用于甲醛柔性传感器的敏感电极，所述敏感电极为聚苯胺-聚(2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸)包覆CoAg-TiO₂纳米管/多孔钛箔后单面旋涂PDMS而成，其中，所述CoAg-TiO₂纳米管/多孔钛箔为孔隙内外表面具有CoAg-TiO₂纳米管的多孔钛箔，所述CoAg-TiO₂纳米管中，CoAg合金的含量之和为CoAg-TiO₂纳米管的1～3wt％。

本发明还提供了一种上述的敏感电极的制备方法，包括以下步骤：

(1)将多孔钛箔在电解液中进行电解反应，取出后洗涤、烘干，然后500-600℃焙烧3小时，在多孔钛箔孔隙内外表面形成TiO₂纳米管，得到TiO₂纳米管/多孔钛箔；

(2)将所述TiO₂纳米管/多孔钛箔作为阴极置于电镀液中室温条件下进行电镀，得到CoAg-TiO₂纳米管/多孔钛箔；所述电镀液的组分为：0.01mol/L的AgNO₃，0.01mol/L的CoSO₄和20g/L的H₃BO₃；所述电镀液的pH为4.4；所述电镀的电流密度为5mA/cm²，时间为30-90min。