專利名稱：氨的納米復(fù)合氧化物敏感材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測空氣中氨的敏感材料，尤其是由W03、 Cr203和Ti02組成的
納米復(fù)合氧化物敏感材料。屬于傳感技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氨氣(NH,)是一種堿性、無色、具有強烈刺激性氣味的氣體，空氣中的氨氣因易溶于水 而常被吸附在人體皮膚粘膜、眼結(jié)膜及呼吸道咽喉粘膜上。當(dāng)空氣中氨氣濃度為0.5mg/m3 時可使人感覺到刺激性氣味；當(dāng)空氣中氨氣濃度超過80mg/V時，短時間內(nèi)即可使人出現(xiàn) 流淚、咽痛、咳嗽、胸悶、呼吸困難，并伴有頭暈、頭痛、惡心、嘔吐、乏力等癥狀，嚴(yán) 重的還會發(fā)生肺水腫和呼吸道病變。人們長期生活在低濃度的氨氣環(huán)境中，可逐漸麻痹呼 吸道纖毛和損害粘膜上皮組織，使病源微生物易于侵入，減弱身體對疾病的抵抗力。
近年來，由于室內(nèi)裝修和各類現(xiàn)代化生活用品的使用使室內(nèi)空氣污染日趨嚴(yán)重。室內(nèi) 空氣的污染物主要有氨氣、甲醛和氡氣，其中氨氣的超標(biāo)率較高，位居污染的首位。國 家有關(guān)部門抽査了北京某新建的高檔寫字樓和家庭住宅小區(qū)，對其室內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)行檢 測，發(fā)現(xiàn)室內(nèi)空氣中氨超標(biāo)率達(dá)到了 80.56%。建設(shè)部和環(huán)保部門對室內(nèi)裝飾材料抽查，結(jié) 果不合格率達(dá)到68%。氨氣污染嚴(yán)重威脅著人類健康。
氨氣的常規(guī)檢測手段主要有分光光度法、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，必須在實驗室完成，無法現(xiàn)場實現(xiàn)。氨氣的現(xiàn)場 測定方法主要有檢測管比色法，這種方法穩(wěn)定性和靈敏度都不足，無法完成微量氨氣的準(zhǔn) 確測定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服以往技術(shù)的不足，提供一種氨的納米復(fù)合氧化物敏感材料及其制 備方法，用這種敏感材料制作的氮氣傳感器可以在現(xiàn)場快速、準(zhǔn)確測定空氣中的微量氨氣 而不受共存物的影響。
本發(fā)明所述的氨的納米復(fù)合氧化物敏感材料的制備方法是以能溶于水或醇中的有機 或無機鎢鹽、鉻鹽和鈦鹽為起始原料分別制成穩(wěn)定的水溶液或醇溶液，將制備的溶液在適 當(dāng)條件下混合，緩慢生成沉淀，經(jīng)陳化、過濾、洗滌、烘干和研磨后，通過高溫煅燒制得 納米粉體材料。其中鎢鹽包括鎢酸、鎢酸銨、仲鎢酸銨、六氯化鎢和磷鎢酸等，鉻鹽包括 草酸鉻、醋酸鉻、重鉻酸銨、硝酸鉻和硫酸鉻等，鈦鹽包括硝酸鈦、磷酸鈦、鈦酸丁酯和 四氯化鈦等。
本發(fā)明的最佳氨的納米復(fù)合氧化物敏感材料是以鎢酸銨((NH4)5H5[H2(W04)6]，H20)、 重鉻酸銨((NH4)2Cr207)和鈦酸丁酯(C16H3604Ti)為起始原料制成的。按W與Cr的原 子比為100: 45 55的量分別稱取鎢酸銨和重鉻酸銨溶于適量去離子水中，于60'C加熱攪 拌，使其完全溶解，將鈦酸丁酯、異丙醇和濃鹽酸的均勻混合物逐滴加入到上述溶液中， 保持溫度不斷攪拌，滴加完成使W與Ti的原子比為100: 27 36,冷至室溫繼續(xù)攪拌1 小時，靜置10小時，將沉淀減壓過濾，于11(TC烘2小時至干，充分研磨后，在高溫箱式 電阻爐中緩慢升溫至45(TC下煅燒4小時，即得到納米粉體材料。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點
(1) 制備過程簡單，重復(fù)性好；
(2) 利用不同試劑自身的酸堿性即可達(dá)到沉淀要求，沉淀過程緩慢，顆粒生長均勻， 所得粉體材料粒徑分布較小(25 42nm);
(3) 所制備的敏感材料對氨具有很高的靈敏性(0.1mg/m3);
(4) 用所制備的敏感材料制成的氨傳感器在連續(xù)使用IOO小時后仍很穩(wěn)定；
(5) 所制備的敏感材料對氨具有很好的選擇性，空氣中的共存物不干擾測定。
具體實施例方式
實施例一按W與Cr的原子比為100: 45的量分別稱取鉤酸銨和重鉻酸銨總重量為 200g溶于150mL去離子水中，于6(TC加熱攪拌至完全溶解，制成溶液(I )。將鈦酸丁酯 和濃鹽酸溶于異丙醇中，制成溶液(n)，其中鈦酸丁酯和鹽酸的濃度分別為0.75和 0.3mol/L。保持6(TC不斷攪拌下，將溶液(II)逐滴加入到溶液(I )中，使W與Ti的 原子比為100: 30，冷至室溫繼續(xù)攪拌l小時，靜置10小時，將沉淀減壓過濾，于11(TC 烘2小時至干，充分研磨后，在高溫箱式電阻爐中緩慢升溫至45(TC煅燒4小時，得到納 米粉體材料，粒徑25 35nm。
實施例二按W與Cr的原子比為100: 50的量分別稱取鴇酸銨和醋酸鉻總重量為 200g溶于200mLl: 1的乙醇水溶液中，于65。C加熱攪拌至完全溶解，制成溶液(I )。將 鈦酸丁酯和濃鹽酸溶于乙醇中，制成溶液(11)，其中鈦酸丁酯和鹽酸的濃度分別為0.65 和0.25mol/L。保持65"不斷攪拌下，將溶液(II)逐滴加入到溶液(I )中，使W與Ti 的原子比為100: 27，冷至室溫繼續(xù)攪拌l小時后，靜置10小時，將沉淀減壓過濾，并于 11(TC烘干2小時，充分研磨后，在高溫箱式電阻爐中緩慢升溫至40(TC煅燒4小時，得到 納米粉體材料，粒徑28 41nm。
實施例三按W與Cr的原子比為100: 55的量分別稱取六氯化鎢和草酸鉻總重量為 200g溶于200mL30。/。的乙醇水溶液中，于60。C加熱攪拌至完全溶解，制成溶液(I )。將 硝酸鈦溶于水中，配成0.45mol/L溶液(II )。保持6(TC不斷攪拌下，將溶液(II )加入到 溶液(I)中，使W與Ti的原子比為100: 35,隨后，逐滴緩慢滴加氨水直至PH為7， 冷至室溫繼續(xù)攪拌1小時后，靜置8小時，將沉淀減壓過濾，并于11(TC烘干2小時，充 分研磨后，在高溫箱式電阻爐中緩慢升溫至42(TC煅燒4小時，得到納米粉體材料，粒徑 30 42nm。
實施例四按W與Cr的原子比為100: 52的量分別稱取仲鎢酸銨和硝酸鉻總重量為 150g溶于150mL去離子水中，于60'C加熱攪拌至完全溶解，制成溶液(I )。將四氯化鈦 和濃鹽酸溶于去離子水中，制成溶液(11)，其中四氯化鈦和鹽酸的濃度分別為0.55和O.35mol/L。保持6(TC不斷攪拌下，將溶液(II)逐滴加入到溶液(I )中，使W與Ti 的原子比為100: 30，冷至室溫繼續(xù)攪拌l小時，靜置10小時，將沉淀減壓過濾，于IIO 'C烘2小時至干，充分研磨后，在高溫箱式電阻爐中緩慢升溫至46(TC煅燒3小時，得到 納米粉體材料，粒徑25 40nm。
實施例五按W、 Cr和Ti的原子比為100: 50: 30的量分別稱取六氯化鎢、硝酸鉻 和硝酸鈦總重量為300g溶于300mL10y。的鹽酸溶液中，于50'C下慢速攪拌至完全溶解。 冷卻至室溫，在攪拌狀態(tài)下以不超過2mL/min的速度逐滴滴加20%的氨水溶液直至PH約 7.5為止，繼續(xù)攪拌2小時，然后靜置10小時，將沉淀減壓過濾，并于11(TC烘干2小時， 充分研磨后，在高溫箱式電阻爐中緩慢升溫至44(TC煅燒4小時，得到納米粉體材料，粒 徑30 45腿。
實施例六按W、 Cr和Ti的原子比為100: 55: 40的量分別稱取磷鎢酸、醋酸鉻和 四氯化鈦總重量為300g溶于300mL15。/。的鹽酸溶液中，于55。C下慢速攪拌至完全溶解。 冷卻至室溫，在攪拌狀態(tài)下以不超過2mL/min的速度逐滴滴加20%的氨水溶液直至PH約 7.5為止，繼續(xù)攪拌2小時，然后靜置10小時，將沉淀減壓過濾，并于115'C烘干1.5小 時，充分研磨后，在高溫箱式電阻爐中緩慢升溫至45(TC煅燒4小時，得到納米粉體材料， 粒徑27 42nm。
權(quán)利要求
1、一種氨的納米敏感材料，其特征是由Cr2O3、WO3和TiO2復(fù)合而成，其中Cr與W的原子比為100∶45～55，Ti與W的原子比為100∶27～36。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米敏感材料，其特征是所述的納米敏感材料的粒徑分布為25 42纖。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米敏感材料，其特征是所述的納米敏感材料在制備氨的傳感器 中應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種氨的納米復(fù)合氧化物敏感材料，其特征是由WO₃、Cr₂O₃和TiO₂復(fù)合而成，其中W與Cr的原子比為100∶45～55，W與Ti的原子比為100∶27～36，粒徑分布為25～45nm。使用本發(fā)明所提供的敏感材料制備的氨傳感器對空氣中微量氨氣的監(jiān)測具有良好的選擇性和靈敏度，常見共存氣體不會造成干擾。
文檔編號G01N37/00GK101183116SQ20071030693
公開日2008年5月21日 申請日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者悅 何, 周考文, 倩 張 申請人:北京聯(lián)合大學(xué)生物化學(xué)工程學(xué)院