本技術(shù)涉及電化學(xué)傳感器，尤其是涉及一氧化碳電化學(xué)傳感器用膜電極及其制備方法以及膜電極所采用的催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、一氧化碳是一種無色無味的氣體，由于它與人體內(nèi)的血紅蛋白有高度的親和力，所以當它被吸入人體后，會爭奪體內(nèi)血液中的氧形成一氧化碳血紅蛋白，使動脈壁缺氧、水腫，阻礙血流通暢，使人發(fā)生疲倦、氣短、惡心和頭暈眼花等不良癥狀，體內(nèi)吸入過多一氧化碳時甚至?xí)?dǎo)致人因缺氧而死亡。當空氣中一氧化碳濃度達到35ppm時，就會對兒童智商造成損害。同時，一氧化碳也是一種易燃易爆的危險氣體，是煤礦井下是否發(fā)生自燃火災(zāi)的重要標志之一。因此，不論是在煤礦井下監(jiān)控系統(tǒng)中增設(shè)一氧化碳傳感器還是對室內(nèi)及時準確地進行一氧化碳濃度監(jiān)測和報警，都成為保障群眾生命安全和國家財產(chǎn)安全的一項必不可少的工作。

2、目前燃料電池型一氧化碳電化學(xué)傳感器在國內(nèi)技術(shù)屬于空白階段，國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)使用氫燃料電池的催化劑和膜電極進行替代，然而一氧化碳對于氫燃料電池所使用的催化劑和膜電極具有強烈的毒性，會對其性能造成不可逆轉(zhuǎn)的影響。由于一氧化碳電化學(xué)傳感器應(yīng)用在家庭和工業(yè)環(huán)境下，環(huán)境較為復(fù)雜，充斥大量的有毒害氣體，將氫燃料電池的催化劑應(yīng)用在一氧化碳電化學(xué)傳感器上，會致使催化劑長期接觸一些毒害物質(zhì)，例如總硫、一氧化碳、甲醛、甲酸、總鹵化物、nh3等等。長期在此條件下工作，催化劑上的貴金屬會與這類物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，造成貴金屬表面活性位點的缺失，致使活性衰減造成性能下降。其中膜電極作為傳感器的核心部件，其性能優(yōu)劣直接決定了傳感器的性能，甚至可能會危及人的生命安全。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了改善一氧化碳電化學(xué)傳感器采用的催化劑抗一氧化碳中毒能力較弱導(dǎo)致傳感器性能下降的問題，本技術(shù)提供一氧化碳電化學(xué)傳感器用膜電極及其制備方法以及膜電極所采用的催化劑及其制備方法。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種用于傳感一氧化碳氣體的催化劑，采用如下的技術(shù)方案：

3、一種用于傳感一氧化碳氣體的催化劑，包括載體和附著在所述載體表面的pt顆粒，所述載體為mn/c復(fù)合材料。

4、相較于傳統(tǒng)的催化劑，本發(fā)明所提供的用于傳感一氧化碳氣體的催化劑，采用mn/c復(fù)合材料作為載體，能夠提高pt顆粒的分散性，增加反應(yīng)的活性位點，同時pt顆粒與金屬載體之間的強相互作用抑制了pt顆粒的脫落與遷移，大幅度提升傳感器的抗一氧化碳毒性、穩(wěn)定性和壽命。

5、可選地，所述載體是利用錳鹽置入酸中清洗浸漬后，與碳材料在惰性氣氛中煅燒而成。

6、可選地，所述錳鹽和所述碳材料的質(zhì)量比為1:(2-10)。

7、可選地，所述錳鹽和所述碳材料的質(zhì)量比為1:10。

8、可選地，所述錳鹽為氯化錳；所述碳材料為介孔碳材料。

9、可選地，所述pt顆粒通過化學(xué)還原法擔(dān)載在所述載體上。

10、可選地，所述pt顆粒與所述載體的質(zhì)量比為(1-6):4。

11、可選地，所述載體的制備方法如下：取氯化錳加入鹽酸中浸漬，加入介孔碳材料，在燒杯中混合攪拌，加熱至100℃直至溶劑蒸發(fā)，最后將混合物置于管式爐中，在氬氣氣氛中進行煅燒，得到目標mn/c材料。

12、可選地，煅燒溫度為800℃，煅燒時間為2h。

13、本技術(shù)通過采用錳鹽與碳材料復(fù)合，能夠改善碳材料的結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)，使催化材料表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性。

14、第二方面，本技術(shù)提供一種用于傳感一氧化碳氣體的催化劑的制備方法，采用如下的技術(shù)方案：

15、用于傳感一氧化碳氣體的催化劑的制備方法，包括以下步驟：

16、將所述載體與氯鉑酸溶液、乙二醇混合，得到溶液a；

17、在低溫攪拌的條件下，將配制好的氫氧化鈉溶液加入到所述溶液a中，調(diào)節(jié)ph值至中性，得到溶液b；

18、將所述溶液b在低溫條件下，進行剪切分散乳化后，加熱至沸騰，得到溶液c；

19、待所述溶液c降至常溫后，加入鹽酸，利用正壓過濾的方式，加水反復(fù)過濾3-4遍，得到沉淀物，將所述沉淀物干燥后即得。

20、第三方面，本技術(shù)提供一種用于傳感一氧化碳氣體的催化劑的應(yīng)用，采用如下的技術(shù)方案：

21、所述催化劑作為敏感材料用于制備一氧化碳電化學(xué)傳感器的膜電極。

22、第四方面，本技術(shù)提供一種一氧化碳電化學(xué)傳感器的膜電極，采用如下的技術(shù)方案：

23、一氧化碳電化學(xué)傳感器的膜電極，包括膜以及位于所述膜兩側(cè)的催化層，所述催化層包括所述的用于傳感一氧化碳氣體的催化劑。

24、可選地，所述膜為nafion膜。

25、可選地，所述膜為nafion115膜。

26、第五方面，本技術(shù)提供一種一氧化碳電化學(xué)傳感器的膜電極的制備方法，采用如下的技術(shù)方案：

27、一氧化碳電化學(xué)傳感器的膜電極的制備方法，包括如下步驟：

28、將膜進行預(yù)處理，除去表面的離子雜質(zhì)，干燥備用；

29、將上述用于傳感一氧化碳氣體的催化劑，加入去離子水潤濕，依次加入分散劑、粘結(jié)劑混合分散均勻，制成電極漿料；

30、將所述電極漿料分別涂覆在所述膜的兩側(cè)上并干燥，即可得到一氧化碳電化學(xué)傳感器膜電極。

31、可選地，所述電極漿料中每1mg催化劑中，加入（0.05-0.5）ml去離子水、（0.01-0.5）ml分散劑和（0.01-0.5）ml粘結(jié)劑。

32、可選地，所述分散劑為異丙醇，所述粘結(jié)劑包括nafion溶液或ptfe。

33、可選地，所述膜的兩側(cè)所涂覆的電極漿料分別用作陽極和陰極，陰極和陽極中所含有的pt顆粒的質(zhì)量比為（1-4）：4。

34、可選地，所述膜為nafion膜。

35、可選地，所述膜為nafion115膜。

36、可選地，所述膜的厚度為50-200μm。

37、第六方面，本技術(shù)提供一種一氧化碳電化學(xué)傳感器，采用如下的技術(shù)方案：

38、其膜電極采用所述的一氧化碳電化學(xué)傳感器的膜電極。

39、本發(fā)明所提供的傳感器，通過改進催化劑組成中碳載體的結(jié)構(gòu)成分，來改善催化劑的抗co中毒能力，在復(fù)雜的空氣環(huán)境下有更好的穩(wěn)定性，具有高靈敏度、快速響應(yīng)和較長的使用壽命等優(yōu)點，具有強大的市場應(yīng)用潛力，能夠極大的推進燃料電池型co傳感器的更新迭代。

40、綜上所述，本技術(shù)包括以下至少一種有益效果：

41、1、本發(fā)明所提供的用于傳感一氧化碳氣體的催化劑，采用mn/c復(fù)合材料作為載體，能夠提高pt顆粒的分散性，增加反應(yīng)的活性位點，同時pt顆粒與金屬載體之間的強相互作用抑制了pt顆粒的脫落與遷移，大幅度提升傳感器的抗一氧化碳毒性、穩(wěn)定性和壽命。

42、2、本發(fā)明中的一氧化碳電化學(xué)傳感器采用膜電極作為敏感材料，構(gòu)建的燃料電池型一氧化碳傳感器具有精度高、結(jié)構(gòu)簡單、壽命長的特點。

43、3、本技術(shù)的以pt/mnc為催化劑的一氧化碳電化學(xué)傳感器，具有良好的線性關(guān)系，優(yōu)異的穩(wěn)定性，響應(yīng)時間快，恢復(fù)時間短的優(yōu)點。