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第29卷第3期《陶瓷学报》Vol.29,No.3
2008年9月JOURNALOFCERAMICSSep.2008

文章编号：1000-2278（2008）03-0212-05

电流型甲醛气体传感器的研究

刘世伟华凯峰苏怡吕翔宇李翠玲王玉江
（中国科学院长春应用化学研究所，吉林长春：130022）

摘要

合成了纳米级的金催化剂，同时利用TEM、SEM和XRD等测试进行了物理表征。将其应用于甲醛的电化学氧化的研究，并
组装了传感器，在甲醛浓度为0～50ppm范围内对传感器进行了性能测试，传感器灵敏度为760nA/ppm,甲醛气体浓度与响应信
号具有良好的线性关系。
关键词甲醛，纳米金，电流型，电催化，气体传感器
中图分类号：TP212文献标识码：A
优点。但同时存在着诸如选择性差，灵敏度低，高能耗
1引言等缺点，限制了其应用[4]。后者是基于控制电位电解
的原理，在恒定的电位下采集电流信号（即甲醛在敏
甲醛，作为一种重要的化工原料，广泛地应用于感电极上发生催化氧化的阳极电流），具有灵敏度高，
检测下限低等特点[5-6]，克服了半导体式传感器的缺
工业领域当中的酚醛树脂，甲醛树脂等材料的生产。
陷有报道认为甲醛在金电极上于碱性电解质中电催
这些树脂材料一般用于胶合板、涂料等建筑材料中，。
化反应动力学要高于其在酸性电解质中的动力学行
因此甲醛在环境空气中存在着不同程度的残留。另
外，化石燃料的不完全燃烧过程释放出的甲醛也对空为[7]。基于此，本文即采用控制电位电解原理，希望设
计便捷成本廉价的低浓度检测的电流型甲醛气体传
气造成一定的污染。日常生活用品化纤纺织品、书籍、、
感器
防腐剂、消毒剂、熏蒸剂等都直接带来甲醛污染的危。
害。甲醛气体，是一种原生质毒素，WTO已经认定甲
醛气体是一种致癌物质，长期接触会对人体健康造成2实验部分
严重的威胁[1-2]。因此，建立低浓度甲醛气体的检测方
法具有重要的意义。2.1仪器试剂
近年来发展了多种甲醛检测方法，如分光光度Nafion(5%,AlfaAesar)，PTFE乳液（上海益利精

法、色谱法、荧光法等物理仪器检测和传感器检测等。细化学品公司），HAuCl4(上海试剂一厂)，KOH和

而传感器法避免了使用复杂的仪器设备，具有操作简HCHO（北京化工厂），NaBH（上海试剂一厂），高纯4
单，价格低廉、体积小，检测下限低等优点，在气体检氮气（长春巨洋气体有限责任公司），甲醛标准气体
测领域占有重要地位[3]。其中电化学传感器，是将气（北方特种气体有限责任公司）。所有试剂均是分析
体的信号直接地变换为电信号，便于电路的设计，且纯，溶液的配置均采用去离子水。
信号准确，灵敏度高。在商业领域广泛应用的电化学利用RigakuD/max-2500型粉末X射线衍射仪
甲醛传感器一般有半导体式和电流式。前者使用金属（CuKα1,λ=0.15406nm）作物相分析，扫描电镜
氧化物的全固态模式，具有使用寿命长，信号稳定等（日本日立电子JEOLJAX-840）和透射电子显微镜

收稿日期：2008-07-21
陶瓷学报2008年第3期
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2
(3)工作电极为活性物质的气体扩散电极，电极面积约1cm，参比
吸液材料
(1)(4)参比电极电极使用铂黑催化剂气体扩散电极，电极面积约
(5)对电极
1cm2。气体扩散电极的制备是将不同的活性物质与
(6)电极引线
30％的聚四氟乙烯乳液超声分散混合均匀，喷涂于具
有多孔结构的防水透气聚四氟乙烯膜上电极再经洗
(2)贮液室。
涤，烘干，烧结，按示意图组装成甲醛气体传感器，电
图1传感器的结构示意图
解液采用1M的KOH溶液传感器采用强吸式结构[10]，
Fig.1Schematicillustrationofstructurefortheensor.。
(1)electrolyte-absorbinglayer,(2)electrolyteroom,以达到较快的响应时间和回零时间。
(3)workelectrode,(4)referenceelectrode,2.3电化学及传感器性能测试
(5)counterelectrodeand(6)电化学测试：采用三电极体系进行循环伏安测
thecurrent-collectingwire试。其中工作电极是将所制备的纳米级金催化剂滴涂
于玻碳电极（d=4mm），对电极为光滑的Pt片（面积

2
（日本日立电子JEOL-2010，加速电压200kV）观察为0.1cm），参比电极为饱和甘汞电极(SCE)。电解液
为1MKOH溶液与0.3M甲醛的混合溶液，KOH溶
产物的形貌。
电化学测试采用PARSTAT273电化学工作站液浓度为1M。电位扫描区间为-0.8V～0.5V，扫速为
50mV/s
（美