快速測(cè)定甲醛和二氧化硫的催化發(fā)光敏感材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種快速測(cè)定甲醛和二氧化硫的催化發(fā)光敏感材料，特別是由鉑原子摻雜的AI2O3、CaO和Ιη2θ3組成的復(fù)合材料，屬于催化新材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]甲醛是一種無(wú)色易揮發(fā)的化工原料，作為膠粘劑原料、消毒劑、防腐劑和整理劑被廣泛應(yīng)用于壓縮板、涂料、油漆、化妝品和包裝材料等產(chǎn)品中，并隨著應(yīng)用產(chǎn)品的使用被不斷釋放到空氣中。人們對(duì)空氣中各種濃度的甲醛有不同的反映:當(dāng)空氣中的甲醛濃度達(dá)到
0.08mg/m3時(shí)兒童就會(huì)發(fā)生輕微氣喘，達(dá)到0.lmg/m3時(shí)就有異味感，達(dá)到0.6mg/m3時(shí)可引起咽喉不適或疼痛，達(dá)到lmg/m3時(shí)會(huì)引起眼睛大量流淚，達(dá)到10mg/m3時(shí)則會(huì)感覺(jué)呼吸困難，達(dá)至Ij30mg/m3時(shí)能使人窒息。長(zhǎng)期接觸低劑量甲醛(0.lmg/m3以下)可以引起慢性呼吸道疾病、女性妊娠綜合癥、新生兒體質(zhì)降低和染色體異常等病變。甲醛已被國(guó)際癌癥研究中心(IARC)確認(rèn)為致癌物質(zhì)。
[0003]二氧化硫是大氣中主要污染物之一，世界上有很多城市發(fā)生過(guò)二氧化硫危害的嚴(yán)重事件，使很多人中毒或死亡。二氧化硫具有酸性，可與空氣中的其他物質(zhì)反應(yīng)，生成微小的亞硫酸鹽和硫酸鹽顆粒。當(dāng)這些顆粒被吸入時(shí)，它們將聚集于肺部，是呼吸系統(tǒng)癥狀和疾病的主要原因之一。與眼睛接觸時(shí)，會(huì)造成紅腫和疼痛。二氧化硫進(jìn)入呼吸道后，因其易溶于水，故大部分被阻滯在上呼吸道，在濕潤(rùn)的粘膜上生成具有腐蝕性的亞硫酸、硫酸和硫酸鹽，使刺激作用增強(qiáng)。上呼吸道的平滑肌因有末梢神經(jīng)感受器，遇刺激就會(huì)產(chǎn)生窄縮反應(yīng)，使氣管和支氣管的管腔縮小，氣道阻力增加。上呼吸道對(duì)二氧化硫的這種阻留作用，在一定程度上可減輕二氧化硫?qū)Ψ尾康拇碳ぁ６趸蚩杀晃者M(jìn)入血液，對(duì)全身產(chǎn)生毒副作用，它能破壞酶的活力，從而明顯地影響碳水化合物及蛋白質(zhì)的代謝，對(duì)肝臟有一定的損害。動(dòng)物試驗(yàn)證明，二氧化硫慢性中毒后，機(jī)體的免疫受到明顯抑制。
[0004]二氧化硫濃度為10?15ppm時(shí)，呼吸道纖毛運(yùn)動(dòng)和粘膜的分泌功能均能受到抑制。濃度達(dá)20ppm時(shí)，引起咳嗽并刺激眼睛。若每天吸入濃度為10ppm達(dá)8小時(shí)，支氣管和肺部出現(xiàn)明顯的刺激癥狀，使肺組織受損。濃度達(dá)400ppm時(shí)可使人產(chǎn)生呼吸困難。二氧化硫與飄塵一起被吸入，飄塵氣溶膠微?？砂讯趸驇У椒尾渴苟拘栽黾??4倍。若飄塵表面吸附金屬微粒，在其催化作用下，使二氧化硫氧化為硫酸霧，其刺激作用比二氧化硫更強(qiáng)。長(zhǎng)期生活在大氣污染的環(huán)境中，由于二氧化硫和飄塵的聯(lián)合作用，可促使肺泡纖維增生。如果增生范圍波及廣泛，形成纖維性病變，發(fā)展下去可使纖維斷裂形成肺氣腫。二氧化硫可以加強(qiáng)致癌物苯并芘的致癌作用。據(jù)動(dòng)物試驗(yàn)，在二氧化硫和苯并芘的聯(lián)合作用下，動(dòng)物肺癌的發(fā)病率高于單個(gè)因子的發(fā)病率，在短期內(nèi)即可誘發(fā)肺部扁平細(xì)胞癌。
[0005]空氣中甲醛和二氧化硫的檢測(cè)方法主要有:分光光度法、熒光光度法、流動(dòng)注射化學(xué)發(fā)光法、氣相色譜法、液相色譜法和電化學(xué)法等。這些方法靈敏度都比較高，但操作復(fù)雜，必須在實(shí)驗(yàn)室完成，無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服以往技術(shù)的不足，提供一種對(duì)甲醛和二氧化硫都有較高選擇性的催化發(fā)光敏感材料。用這種敏感材料制作的監(jiān)測(cè)甲醛和二氧化硫的氣體傳感器，可以在現(xiàn)場(chǎng)快速、準(zhǔn)確測(cè)定空氣中的微量甲醛和二氧化硫而不受常見(jiàn)共存物的干擾。
[0007]本發(fā)明所述的快速測(cè)定甲醛和二氧化硫的催化發(fā)光敏感材料是由鉑原子摻雜的Al2O3XaO和In2O3組成的復(fù)合材料，可以通過(guò)鋁鹽、鈣鹽、銦鹽和氯鉑酸制備。其中，以醋酸鋁、氯化鈣和硝酸銦為主要原料的制備方法是:
[0008]將醋酸鋁溶于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-20%的鹽酸水溶液中形成溶液A，將氯化鈣溶于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30-40%蘋(píng)果酸水溶液中形成溶液B，將硝酸銦溶于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40-50%的異丁醇水溶液中形成溶液C;在連續(xù)攪拌下，將溶液A和溶液B依次緩慢加入溶液C中，攪拌2-3小時(shí)后，加入少量瓊脂粉繼續(xù)攪拌形成凝膠;將此凝膠烘干后，在箱式電阻爐中以每分鐘不超過(guò)3°C的速度升溫至220-240°C，保持此溫度4-5小時(shí)，繼續(xù)以每分鐘不超過(guò)3°C的速度升溫至480-500°C，保持此溫度2-3小時(shí)，自然冷卻至室溫得到由Al2O3XaO和In2O3組成的復(fù)合粉體;在連續(xù)攪拌下，將此復(fù)合粉體加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-20 %的葡萄糖水溶液中，升溫至40-45°C，加入氯鉑酸，恒溫?cái)嚢?-5小時(shí)，用300-500瓦的氙燈照射1-3小時(shí)，過(guò)濾后用去離子水洗滌3-4次，然后置于60°C真空烘箱烘干，即得到Pt原子摻雜的由Al2O3XaO和In2O3組成的復(fù)合材料。
[0009]其中，鋁鹽是硝酸鋁、硫酸鋁、高氯酸鋁、磷酸鋁、氯化鋁和醋酸鋁的無(wú)水物或水合物的一種或幾種的混合物，鈣鹽是硝酸鈣、氯化鈣和醋酸鈣的無(wú)水物或水合物的一種或幾種的混合物，銦鹽是氯化銦、硝酸銦、硫酸銦、醋酸銦和磷酸銦的無(wú)水物或水合物的一種或兩種的混合物。
[0010]當(dāng)制得的復(fù)合材料各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)滿足Pt(0.5-3%)、Al203(25-45% )、Ca0(35-50%)和In203(15-35%)時(shí)，作為測(cè)定甲醛和二氧化硫的催化發(fā)光敏感材料具有很高的靈敏性和選擇性。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1
[0012]將二水醋酸鋁溶于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的鹽酸水溶液中形成溶液A，將二水氯化鈣溶于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%蘋(píng)果酸水溶液中形成溶液B，將三水硝酸銦溶于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為44%的異丁醇水溶液中形成溶液C;在連續(xù)攪拌下，將溶液A和溶液B依次緩慢加入溶液C中，攪拌2小時(shí)后，加入少量瓊脂粉繼續(xù)攪拌形成凝膠;將此凝膠烘干后，在箱式電阻爐中以每分鐘不超過(guò)3°C的速度升溫至230°C，保持此溫度5小時(shí)，繼續(xù)以每分鐘不超過(guò)3°C的速度升溫至490°C，保持此溫度2小時(shí)，自然冷卻至室溫得到由Al2O3XaO和In2O3組成的復(fù)合粉體;在連續(xù)攪拌下，將此復(fù)合粉體加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的葡萄糖水溶液中，升溫至41°C，加入氯鉑酸，恒溫?cái)嚢?小時(shí)，用350瓦的氙燈照射2小時(shí)，過(guò)濾后用去離子水洗滌3次，然后置于60°C真空烘箱烘干，即得到Pt原子摻雜的由Al203、Ca0和In2O3組成的復(fù)合材料。
[0013]分析:對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行成分分析，測(cè)得各組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為1.2%Pt、
29.8 % Al2O3、41.3 % CaO和27.7 % In2O3。
[0014]應(yīng)用:以此復(fù)合材料作為測(cè)定甲醛和二氧化硫的催化發(fā)光敏感材料，線性范圍為甲酸0.05_56mg/m3和二氧化硫0.12_69mg/m3，檢出限為甲酸0.02mg/m3和二氧化硫0.08mg/m3，其它常見(jiàn)共存物沒(méi)有干擾。
[0015]實(shí)施例2
[0016]將九水硝酸鋁溶于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸水溶液中形成溶液A，將一水醋酸鈣溶于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38%蘋(píng)果酸水溶液中形成溶液B，將五水硫酸銦溶于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為42%的異丁醇水溶液中形成溶液C;在連續(xù)攪拌下，將溶液A和溶液B依次緩慢加入溶液C中，攪拌3小時(shí)后，加入少量瓊脂粉繼續(xù)攪拌形成凝膠;將此凝膠烘干后，在箱式電阻爐中以每分鐘不超過(guò)3°C的速度升溫至225°C，保持此溫度4小時(shí)，繼續(xù)以每分鐘不超過(guò)3°C的速度升溫至495°C，保持此溫度3小時(shí)，自然冷卻至室溫得到由Al2O3XaO和In2O3組