快速測定甲醛和二氧化硫的催化發光敏感材料的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種快速測定甲醛和二氧化硫的催化發光敏感材料，特別是由鉑原子摻雜的AI2O3、CaO和Ιη2θ3組成的復合材料，屬于催化新材料技術領域。
【背景技術】
[0002]甲醛是一種無色易揮發的化工原料，作為膠粘劑原料、消毒劑、防腐劑和整理劑被廣泛應用于壓縮板、涂料、油漆、化妝品和包裝材料等產品中，并隨著應用產品的使用被不斷釋放到空氣中。人們對空氣中各種濃度的甲醛有不同的反映:當空氣中的甲醛濃度達到
0.08mg/m3時兒童就會發生輕微氣喘，達到0.lmg/m3時就有異味感，達到0.6mg/m3時可引起咽喉不適或疼痛，達到lmg/m3時會引起眼睛大量流淚，達到10mg/m3時則會感覺呼吸困難，達至Ij30mg/m3時能使人窒息。長期接觸低劑量甲醛(0.lmg/m3以下)可以引起慢性呼吸道疾病、女性妊娠綜合癥、新生兒體質降低和染色體異常等病變。甲醛已被國際癌癥研究中心(IARC)確認為致癌物質。
[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生過二氧化硫危害的嚴重事件，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反應，生成微小的亞硫酸鹽和硫酸鹽顆粒。當這些顆粒被吸入時，它們將聚集于肺部，是呼吸系統癥狀和疾病的主要原因之一。與眼睛接觸時，會造成紅腫和疼痛。二氧化硫進入呼吸道后，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。上呼吸道的平滑肌因有末梢神經感受器，遇刺激就會產生窄縮反應，使氣管和支氣管的管腔縮小，氣道阻力增加。上呼吸道對二氧化硫的這種阻留作用，在一定程度上可減輕二氧化硫對肺部的刺激。二氧化硫可被吸收進入血液，對全身產生毒副作用，它能破壞酶的活力，從而明顯地影響碳水化合物及蛋白質的代謝，對肝臟有一定的損害。動物試驗證明，二氧化硫慢性中毒后，機體的免疫受到明顯抑制。
[0004]二氧化硫濃度為10?15ppm時，呼吸道纖毛運動和粘膜的分泌功能均能受到抑制。濃度達20ppm時，引起咳嗽并刺激眼睛。若每天吸入濃度為10ppm達8小時，支氣管和肺部出現明顯的刺激癥狀，使肺組織受損。濃度達400ppm時可使人產生呼吸困難。二氧化硫與飄塵一起被吸入，飄塵氣溶膠微粒可把二氧化硫帶到肺部使毒性增加3?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。長期生活在大氣污染的環境中，由于二氧化硫和飄塵的聯合作用，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，發展下去可使纖維斷裂形成肺氣腫。二氧化硫可以加強致癌物苯并芘的致癌作用。據動物試驗，在二氧化硫和苯并芘的聯合作用下，動物肺癌的發病率高于單個因子的發病率，在短期內即可誘發肺部扁平細胞癌。
[0005]空氣中甲醛和二氧化硫的檢測方法主要有:分光光度法、熒光光度法、流動注射化學發光法、氣相色譜法、液相色譜法和電化學法等。這些方法靈敏度都比較高，但操作復雜，必須在實驗室完成，無法現場實現。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是克服以往技術的不足，提供一種對甲醛和二氧化硫都有較高選擇性的催化發光敏感材料。用這種敏感材料制作的監測甲醛和二氧化硫的氣體傳感器，可以在現場快速、準確測定空氣中的微量甲醛和二氧化硫而不受常見共存物的干擾。
[0007]本發明所述的快速測定甲醛和二氧化硫的催化發光敏感材料是由鉑原子摻雜的Al2O3XaO和In2O3組成的復合材料，可以通過鋁鹽、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]將醋酸鋁溶于質量分數為10-20%的鹽酸水溶液中形成溶液A，將氯化鈣溶于質量分數為30-40%蘋果酸水溶液中形成溶液B，將硝酸銦溶于質量分數為40-50%的異丁醇水溶液中形成溶液C;在連續攪拌下，將溶液A和溶液B依次緩慢加入溶液C中，攪拌2-3小時后，加入少量瓊脂粉繼續攪拌形成凝膠;將此凝膠烘干后，在箱式電阻爐中以每分鐘不超過3°C的速度升溫至220-240°C，保持此溫度4-5小時，繼續以每分鐘不超過3°C的速度升溫至480-500°C，保持此溫度2-3小時，自然冷卻至室溫得到由Al2O3XaO和In2O3組成的復合粉體;在連續攪拌下，將此復合粉體加入質量分數為10-20 %的葡萄糖水溶液中，升溫至40-45°C，加入氯鉑酸，恒溫攪拌3-5小時，用300-500瓦的氙燈照射1-3小時，過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水物或水合物的一種或兩種的混合物。
[0010]當制得的復合材料各組分質量分數滿足Pt(0.5-3%)、Al203(25-45% )、Ca0(35-50%)和In203(15-35%)時，作為測定甲醛和二氧化硫的催化發光敏感材料具有很高的靈敏性和選擇性。
【具體實施方式】
[0011]實施例1
[0012]將二水醋酸鋁溶于質量分數為12%的鹽酸水溶液中形成溶液A，將二水氯化鈣溶于質量分數為35%蘋果酸水溶液中形成溶液B，將三水硝酸銦溶于質量分數為44%的異丁醇水溶液中形成溶液C;在連續攪拌下，將溶液A和溶液B依次緩慢加入溶液C中，攪拌2小時后，加入少量瓊脂粉繼續攪拌形成凝膠;將此凝膠烘干后，在箱式電阻爐中以每分鐘不超過3°C的速度升溫至230°C，保持此溫度5小時，繼續以每分鐘不超過3°C的速度升溫至490°C，保持此溫度2小時，自然冷卻至室溫得到由Al2O3XaO和In2O3組成的復合粉體;在連續攪拌下，將此復合粉體加入質量分數為15%的葡萄糖水溶液中，升溫至41°C，加入氯鉑酸，恒溫攪拌3小時，用350瓦的氙燈照射2小時，過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組成的復合材料。
[0013]分析:對復合材料進行成分分析，測得各組分的質量百分數分別為1.2%Pt、
29.8 % Al2O3、41.3 % CaO和27.7 % In2O3。
[0014]應用:以此復合材料作為測定甲醛和二氧化硫的催化發光敏感材料，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，其它常見共存物沒有干擾。
[0015]實施例2
[0016]將九水硝酸鋁溶于質量分數為15%的鹽酸水溶液中形成溶液A，將一水醋酸鈣溶于質量分數為38%蘋果酸水溶液中形成溶液B，將五水硫酸銦溶于質量分數為42%的異丁醇水溶液中形成溶液C;在連續攪拌下，將溶液A和溶液B依次緩慢加入溶液C中，攪拌3小時后，加入少量瓊脂粉繼續攪拌形成凝膠;將此凝膠烘干后，在箱式電阻爐中以每分鐘不超過3°C的速度升溫至225°C，保持此溫度4小時，繼續以每分鐘不超過3°C的速度升溫至495°C，保持此溫度3小時，自然冷卻至室溫得到由Al2O3XaO和In2O3組