本發(fā)明涉及功能陶瓷
技術領域：
，特別涉及一種用于檢測甲醛的氣敏陶瓷材料及其制備方法。
背景技術：
：氣敏陶瓷，亦稱氣敏半導體是用于吸收某種氣體后電阻率發(fā)生變化的一種功能陶瓷。它是用二氧化錫等材料經(jīng)壓制燒結而成的，對許多氣體反映十分靈敏，可應用于氣敏檢漏儀等裝置進行自動報警。在生活中，它是應用越來越多，可保障人們的生命財產(chǎn)。甲醛是一種無色、具有強烈氣味的刺激性氣體，能與蛋白質(zhì)結合，被世界衛(wèi)生組織確定為一類致癌物，并被認為同白血病發(fā)生之間存在著因果關系。吸入高濃度甲醛后，會出現(xiàn)呼吸道的嚴重刺激和水腫、眼刺痛、頭痛等癥狀，也可能發(fā)生支氣管哮喘。皮膚直接接觸甲醛，可引起皮炎、色斑、壞死。經(jīng)常吸入少量甲醛，會引起慢性中毒，出現(xiàn)粘膜充血、皮膚刺激癥、過敏性皮炎、指甲角化和脆弱、甲床指端疼痛等。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，室內(nèi)裝修已經(jīng)成為時尚。伴隨而來的就是大量含有甲醛的裝修、裝飾材料紛紛進入室內(nèi)，產(chǎn)生以甲醛等有毒氣體為主要污染源的室內(nèi)污染。據(jù)統(tǒng)計，我國城市新裝修房屋中有60％～94％甲醛濃度超過國家標準，且平均濃度可達到國家衛(wèi)生標準(0.08mg/m3)的3～10倍，存在嚴重的健康隱患。目前甲醛檢測方法一般有兩種：化學法和儀器法?；瘜W法(分光光度法)主要包括酚試劑法、乙酰丙酮法、變色酸法、鹽酸副玫瑰苯胺法、ahmt法等。儀器法主要包括氣相色譜法、液相色譜法、離子色譜法、示波極譜測定法等。這些方法需要比較復雜、昂貴的儀器。金屬氧化物半導體氣敏傳感器由于價格低廉、易于制作、可以實現(xiàn)在線檢測而受到廣泛重視。現(xiàn)有的甲醛氣敏元件雖然對甲醛氣體具有抗干擾性好、相應時間和恢復時間短等優(yōu)點，但是靈敏度不高、制作過程復雜、制作條件苛刻，不易于大規(guī)模生產(chǎn)，氣敏元件工作溫度高(260℃～300℃)，也存在安全隱患。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了一種用于檢測甲醛的氣敏陶瓷材料及其制備方法，解決現(xiàn)有檢測甲醛的氣敏陶瓷材靈敏度不高和制作過程復雜的問題。為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案為：一種用于檢測甲醛的氣敏陶瓷材料，所述氣敏陶瓷材料主要成分為sno2和zno，sno2的含量為85-90wt％，zno的含量為2-3wt％，還包括以下質(zhì)量百分比的添加劑，la2o30.05-0.65wt％；tio21.2-1.7wt％；pt1～5wt％；in2o35～10wt％；石墨烯0.05～0.15wt％。其中，優(yōu)選地，一種用于檢測甲醛的氣敏陶瓷材料，所述氣敏陶瓷材料主要成分為sno2和zno，sno2的含量為86wt％，zno的含量為2.5wt％，還包括以下質(zhì)量百分比的添加劑，la2o30.25wt％；tio21.45wt％；pt3wt％；in2o36.7wt％；石墨烯0.10wt％。本發(fā)明并提供了一種用于檢測甲醛的氣敏陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：(1)將sno2、zno、la2o3、tio2、pt、in2o3和石墨烯混合，加入上述混合物2～4倍重量份的乙醇，混合均勻；(2)進行真空干燥去除無水乙醇；(3)將干燥后的混合物粉末制漿形成氣敏層漿料；(4)采用流延、涂布、壓制成形工藝制作兩層陶瓷基體的生坯，然后在底層陶瓷基體的生坯上覆著加熱電極和引線，再于上層陶瓷基體的生坯在一定的溫度和壓力下進行疊合，燒結后制作出陶瓷加熱體；(5)將步驟(3)制作出的氣敏層漿料通過絲網(wǎng)印刷和/或噴涂和/或濺射工藝覆著在陶瓷加熱體上，經(jīng)400～600℃燒結后制得所述的甲醛氣敏元件。其中，優(yōu)選地，所述步驟(3)所述制漿方法為：將干燥后的混合物粉末總質(zhì)量為基準100份，加入氫化蓖麻油1-5份、松油醇30-50份、聚乙烯醇縮丁醛5-10份，鄰苯二甲酸二丁酯2-8份，再采用研磨機研磨最終形成氣敏漿料。其中，優(yōu)選地，所述步驟(5)的燒結時間為3～5小時。本發(fā)明有益效果：采用本發(fā)明所述的氣敏材料制作的甲醛氣敏元件，相對于現(xiàn)有的其他半導體式甲醛氣敏元件，具有響應快，靈敏度高，測量范圍寬，耐候性強的優(yōu)點，同時該氣敏元件制備方法簡單，成本低、體積小，適于定量測量和制造便攜式的測量設備。具體實施方式下面對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例1本實施例提供一種用于檢測甲醛的氣敏陶瓷材料，所述氣敏陶瓷材料主要成分為sno2和zno，sno2的含量為86wt％，zno的含量為2.5wt％，還包括以下質(zhì)量百分比的添加劑，la2o30.25wt％；tio21.45wt％；pt3％；in2o36.7％；石墨烯0.10％。上述用于檢測甲醛的氣敏陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：(1)將sno2、zno、la2o3、tio2、pt、in2o3和石墨烯混合，加入上述混合物2～4倍重量份的乙醇，混合均勻；(2)進行真空干燥去除無水乙醇；(3)將干燥后的混合物粉末制漿形成氣敏層漿料；將干燥后的混合物粉末總質(zhì)量為基準100份，加入氫化蓖麻油3份、松油醇40份、聚乙烯醇縮丁醛8份，鄰苯二甲酸二丁酯5份，再采用研磨機研磨最終形成氣敏漿料。(4)采用流延、涂布、壓制成形工藝制作兩層陶瓷基體的生坯，然后在底層陶瓷基體的生坯上覆著加熱電極和引線，再于上層陶瓷基體的生坯在一定的溫度和壓力下進行疊合，燒結后制作出陶瓷加熱體；(5)將步驟(3)制作出的氣敏層漿料通過絲網(wǎng)印刷和/或噴涂和/或濺射工藝覆著在陶瓷加熱體上，經(jīng)500℃燒結4小時后制得所述的甲醛氣敏元件。實施例2本實施例提供一種用于檢測甲醛的氣敏陶瓷材料，所述氣敏陶瓷材料主要成分為sno2和zno，sno2的含量為85wt％，zno的含量為2.2wt％，還包括以下質(zhì)量百分比的添加劑，la2o30.05wt％；tio21.7wt％；pt1％；in2o310％；石墨烯0.05％。上述用于檢測甲醛的氣敏陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：(1)將sno2、zno、la2o3、tio2、pt、in2o3和石墨烯混合，加入上述混合物2～4倍重量份的乙醇，混合均勻；(2)進行真空干燥去除無水乙醇；(3)將干燥后的混合物粉末制漿形成氣敏層漿料；將干燥后的混合物粉末總質(zhì)量為基準100份，加入氫化蓖麻油1份、松油醇50份、聚乙烯醇縮丁醛5份，鄰苯二甲酸二丁酯8份，再采用研磨機研磨最終形成氣敏漿料。(4)采用流延、涂布、壓制成形工藝制作兩層陶瓷基體的生坯，然后在底層陶瓷基體的生坯上覆著加熱電極和引線，再于上層陶瓷基體的生坯在一定的溫度和壓力下進行疊合，燒結后制作出陶瓷加熱體；(5)將步驟(3)制作出的氣敏層漿料通過絲網(wǎng)印刷和/或噴涂和/或濺射工藝覆著在陶瓷加熱體上，經(jīng)400℃燒結5小時后制得所述的甲醛氣敏元件。實施例3本實施例提供一種用于檢測甲醛的氣敏陶瓷材料，所述氣敏陶瓷材料主要成分為sno2和zno，sno2的含量為90wt％，zno的含量為2wt％，還包括以下質(zhì)量百分比的添加劑，la2o30.65wt％；tio21.2wt％；pt1wt％；in2o35wt％；石墨烯0.15wt％。上述用于檢測甲醛的氣敏陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：(1)將sno2、zno、la2o3、tio2、pt、in2o3和石墨烯混合，加入上述混合物2～4倍重量份的乙醇，混合均勻；(2)進行真空干燥去除無水乙醇；(3)將干燥后的混合物粉末制漿形成氣敏層漿料；將干燥后的混合物粉末總質(zhì)量為基準100份，加入氫化蓖麻油5份、松油醇30份、聚乙烯醇縮丁醛10份，鄰苯二甲酸二丁酯2份，再采用研磨機研磨最終形成氣敏漿料。(4)采用流延、涂布、壓制成形工藝制作兩層陶瓷基體的生坯，然后在底層陶瓷基體的生坯上覆著加熱電極和引線，再于上層陶瓷基體的生坯在一定的溫度和壓力下進行疊合，燒結后制作出陶瓷加熱體；(5)將步驟(3)制作出的氣敏層漿料通過絲網(wǎng)印刷和/或噴涂和/或濺射工藝覆著在陶瓷加熱體上，經(jīng)600℃燒結3小時后制得所述的甲醛氣敏元件。實施例4本實施例提供一種用于檢測甲醛的氣敏陶瓷材料，所述氣敏陶瓷材料主要成分為sno2和zno，sno2的含量為86wt％，zno的含量為2.1wt％，還包括以下質(zhì)量百分比的添加劑，la2o30.3wt％；tio21.5wt％；pt5wt％；in2o35wt％；石墨烯0.1wt％。上述用于檢測甲醛的氣敏陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：(1)將sno2、zno、la2o3、tio2、pt、in2o3和石墨烯混合，加入上述混合物2～4倍重量份的乙醇，混合均勻；(2)進行真空干燥去除無水乙醇；(3)將干燥后的混合物粉末制漿形成氣敏層漿料；將干燥后的混合物粉末總質(zhì)量為基準100份，加入氫化蓖麻油3份、松油醇40份、聚乙烯醇縮丁醛6份，鄰苯二甲酸二丁酯7份，再采用研磨機研磨最終形成氣敏漿料。(4)采用流延、涂布、壓制成形工藝制作兩層陶瓷基體的生坯，然后在底層陶瓷基體的生坯上覆著加熱電極和引線，再于上層陶瓷基體的生坯在一定的溫度和壓力下進行疊合，燒結后制作出陶瓷加熱體；(5)將步驟(3)制作出的氣敏層漿料通過絲網(wǎng)印刷和/或噴涂和/或濺射工藝覆著在陶瓷加熱體上，經(jīng)500℃燒結4小時后制得所述的甲醛氣敏元件。實施例5本實施例提供一種用于檢測甲醛的氣敏陶瓷材料，所述氣敏陶瓷材料主要成分為sno2和zno，sno2的含量為86wt％，zno的含量為3wt％，還包括以下質(zhì)量百分比的添加劑，la2o30.45wt％；tio21.4wt％；pt3wt％；in2o36wt％；石墨烯0.15wt％。上述用于檢測甲醛的氣敏陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：(1)將sno2、zno、la2o3、tio2、pt、in2o3和石墨烯混合，加入上述混合物2～4倍重量份的乙醇，混合均勻；(2)進行真空干燥去除無水乙醇；(3)將干燥后的混合物粉末制漿形成氣敏層漿料；將干燥后的混合物粉末總質(zhì)量為基準100份，加入氫化蓖麻油2份、松油醇45份、聚乙烯醇縮丁醛6份，鄰苯二甲酸二丁酯6份，再采用研磨機研磨最終形成氣敏漿料。(4)采用流延、涂布、壓制成形工藝制作兩層陶瓷基體的生坯，然后在底層陶瓷基體的生坯上覆著加熱電極和引線，再于上層陶瓷基體的生坯在一定的溫度和壓力下進行疊合，燒結后制作出陶瓷加熱體；(5)將步驟(3)制作出的氣敏層漿料通過絲網(wǎng)印刷和/或噴涂和/或濺射工藝覆著在陶瓷加熱體上，經(jīng)450℃燒結4.5小時后制得所述的甲醛氣敏元件。對上述實施例制得的甲醛氣敏元件的性能進行檢測，結果如下：技術指標實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5檢測范圍ppm10～150010～150010～150010～150010～1500工作溫度℃150～250150～250150～200150～200150～250氣敏無件反映時間s＜10＜11＜10＜11＜10器件恢復時間s＜25＜28＜25＜30＜28由上述數(shù)據(jù)可知，本發(fā)明所制得的甲醛氣敏元件具有靈敏度高、響應塊、工作溫度低、測量范圍寬的優(yōu)點。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁12