(57)【要約】本発明は、酸化亜鉛ナノ粒子および錫系添加剤を含む錫ドープ光触媒式ホルムアルデヒド感知材料およびその製造方法、ならびにホルムアルデヒドセンサに関する。該材料を作製する際は、まず、予め合成された酸化亜鉛ナノ粒子を錫塩溶液に均一に分散させた溶液Ａを得て、次に、溶液Ａを撹拌しながら溶媒を全て蒸発させた沈殿物Ｂを得て、その後、沈殿物Ｂを高温下で焼結処理し、光触媒式ホルムアルデヒド感知材料である産物Ｃを得る。本方法は、低コスト、高感度、高選択性の光触媒式ホルムアルデヒド感知材料を提供し、ホルムアルデヒドの検知下限値を０.１ｐｐｍにまで下げると共に、材料によるエタノール選択性を高めることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化亜鉛ナノ粒子および錫系添加剤を含むことを特徴とする光触媒式ホルムアルデヒド感知材料。
【請求項２】
前記酸化亜鉛ナノ粒子の粒子径が２０ｎｍ〜５０ｎｍであり、
前記錫系添加剤は酸化錫であり、酸化錫は酸化亜鉛および酸化錫の合計重量の０．３％〜５％を占めることを特徴とする請求項１に記載の光触媒式ホルムアルデヒド感知材料。
【請求項３】
前記酸化亜鉛ナノ粒子の粒子径は３０ｎｍであり、
前記酸化錫は酸化亜鉛および酸化錫の合計重量の２％を占めることを特徴とする請求項２に記載の光触媒式ホルムアルデヒド感知材料。
【請求項４】
請求項１に記載の光触媒式ホルムアルデヒド感知材料を合成する方法であって、
予め合成された酸化亜鉛ナノ粒子を錫塩溶液に均一に分散させ、溶液Ａを得るステップ（１）と、
溶液Ａを撹拌しながら溶媒を全て蒸発させ、沈殿物Ｂを得るステップ（２）と、
沈殿物Ｂを高温下で焼結処理し、光触媒式ホルムアルデヒド感知材料である産物Ｃを得るステップ（３）と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
ステップ（１）における錫塩はＳｎＳＯ４、ＳｎＣｌ４またはＳｎＣ２Ｏ４であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
ステップ（２）において、８０〜１２０℃下で溶媒を全て蒸発させることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
ステップ（３）において、４００〜５００℃下で前記焼結を行うことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項８】
ステップ（１）における錫塩はＳｎＳＯ４であり、
ステップ（２）において、溶媒が全て蒸発するまで８０℃下で撹拌した後、試料が完全に乾燥するように、８０℃下で１２ｈの乾燥、および、１２０℃下で２ｈの乾燥を行い、
ステップ（３）において、４５０℃下で前記焼結を行うことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項９】
産物Ｃを、微粉になるまで粉砕して溶媒に均一に分散させることによりスラリーを調製し、続いて該スラリーを電極に塗布し、乾燥後、薄膜感知材料を得ることを特徴とする請求項４〜８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の光触媒式ホルムアルデヒド感知材料を用いたホルムアルデヒドセンサであって、
前記光触媒式ホルムアルデヒド感知材料が塗布された電極と、
検知を行う際に電極領域に照射するための紫外線を提供する紫外線光源と、
前記電極と接続しており、電極領域が紫外線に照射されたときにホルムアルデヒド感知材料上に生じた光導電効果の変化を検知すると共に、ホルムアルデヒドの含量を測定する検知回路と、を含むことを特徴とするホルムアルデヒドセンサ。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
【０００２】
本発明は、ホルムアルデヒドガスの監視測定、ホルムアルデヒドセンサの技術分野に属し、具体的には、錫ドープ光触媒式ホルムアルデヒド感知材料およびその製造方法、ならびにホルムアルデヒドセンサに関する。
【０００３】
〔背景技術〕
安全濃度基準を超えるホルムアルデヒドガスに長期間接触することは、人間の健康に有害であり、目や喉の灼熱感、呼吸困難ひいては命に関わる病気、例えば、鼻がん、骨髄性白血病等を引き起こす可能性がある。目下、中国のホルムアルデヒド汚染は非常に深刻であり、内装された直後の家屋のうちの約７０％にホルムアルデヒド汚染の問題があるため、ホルムアルデヒドは中国で最も懸念される室内汚染ガスである。
【０００４】
センサの技術は、空気の品質を管理する製品に非常に重要である。なぜなら、消費者が、空気の品質を管理する製品の真の役割について疑問を持つと、その製品を疑うようになるからである。従来、商用センサは、主に電気化学に基づくものであり、このようなセンサには、白金製電極が用いられるため、非常に高額になる。また、該種類のセンサの精度、安定性および選択性はいずれも不十分である。
【０００５】
電気化学的センサに比べて、半導体センサは、コストが低く、耐用年数が長い等、特別な優位性を有し、且つ改善の余地が大きい。従来の商用センサは、いずれも２００℃以上で動作する必要があるが、この温度ではほとんど全ての有機汚染物が反応して検知されるため、センサによる選択性が非常に低い。そこで、ガスに対する選択性を向上させるために、一部の研究者により、室温下で動作する光触媒式半導体ホルムアルデヒドセンサが製造されたが、実用上、これらのセンサの検知下限値（１ｐｐｍよりも大きい）は依然として高いままであった。表１には、従来の感知材料およびその課題が挙げられている。
【０００６】
【表１】
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ところで、中国特許出願ＣＮ２００７１５３３４１（ホルムアルデヒド空気感知材料およびホルムアルデヒド空気センサ装置の製造方法）には、ホルムアルデヒドガス感知材料およびその製造方法、並びにホルムアルデヒドガスセンサデバイスの製造方法が開示されている。該感知材料はＳｎＯ２−ＴｉＯ２二元ナノ粉末からなり、Ｔｉ／Ｓｎのモル比が０．２〜０．５であり、且つ２％〜５％のカドミウムがドープされているものである。また、該材料を無水エタノールおよびポリエチレングリコールと共混練して得たペーストを電極管に均一に塗布し、該電極管を４００℃下で２〜４時間焼きなました後、溶接、エージング、シールすることにより、ホルムアルデヒドガスセンサが得られる。該センサは、動作温度が低く、ホルムアルデヒドに対する感度が高く、且つベンゼン、トルエン、キシレン、アンモニア等の室内汚染ガスからの干渉に対する耐性が非常に高く、更に応答時間と回復時間が非常に短いという特性を有し、主に室内装で生じたホルムアルデヒドガスの検知に用いられる。しかしながら、該センサの動作温度は２６０〜３００℃であり、このような温度下ではほとんどすべての室内有機汚染物が感知材料の表面で酸化されることになるため、材料による選択性が不十分であり、特にエタノールとホルムアルデヒドとを十分に区別することができない。また、該技術の検知下限値は２０ｐｐｍであり、安全濃度基準（０．０６ｐｐｍ）より２桁も高い。
【０００７】
〔発明の内容〕
本発明は、上記課題に対して、低コスト、高感度、高選択性の錫ドープ光触媒式ホルムアルデヒド感知材料、および該材料を用いるホルムアルデヒドセンサを提供する。
【０００８】
本発明における技術案は、以下のとおりである。
【０００９】
本発明に係る光触媒式ホルムアルデヒド感知材料は、酸化亜鉛ナノ粒子および錫系添加剤を含む。
【００１０】
さらに、前記酸化亜鉛ナノ粒子の粒子径は２０ｎｍ〜５０ｎｍであり、より好ましくは３０ｎｍである。
【００１１】
さらに、前記錫系添加剤は酸化錫であり、酸化錫は酸化亜鉛および酸化錫の合計重量の０．３％〜５％を占め、より好ましくは２％を占める。
【００１２】
上記光触媒式ホルムアルデヒド感知材料を合成する方法は、
予め合成された酸化亜鉛ナノ粒子を錫塩溶液に均一に分散させ、溶液Ａを得るステップ（１）と、
溶液Ａを撹拌しながら溶媒を全て蒸発させ、沈殿物Ｂを得るステップ（２）と、
沈殿物Ｂを高温下で焼結処理し、光触媒式ホルムアルデヒド感知材料である産物Ｃを得るステップ（３）と、を含む。
【００１３】
さらに、該方法は、産物Ｃを粉砕して溶媒に均一に分散させることによりスラリーを調製し、前記スラリーを電極に回転塗布、乾燥して薄膜状の感知材料を得るステップ（４）を含む。
【００１４】
さらに、ステップ（１）における前記錫塩は、好ましくは硫酸第一錫（ＳｎＳＯ４）であり、塩化錫（ＳｎＣｌ４）、シュウ酸第一錫（ＳｎＣ２Ｏ４）等を用いてもよい。中でも、硫酸第一錫を用いる場合、得られた光触媒式ホルムアルデヒド感知材料の性能が最も良い。
【００１５】
さらに、ステップ（２）では、８０〜１２０℃下で溶媒を蒸発させ、好ましくは溶媒が全て蒸発するまで８０℃下で撹拌しながら蒸発させた後、試料を完全に乾燥させるように、８０℃下で１２ｈ乾燥させ、１２０℃下で２ｈ乾燥させる。
【００１６】
さらに、ステップ（３）では、４００〜５００℃下で前記焼結を行う。なお、最適な焼結温度は４５０℃である。
【００１７】
本発明に係るホルムアルデヒドセンサは、上記光触媒式ホルムアルデヒド感知材料を用いたホルムアルデヒドセンサであって、前記光触媒式ホルムアルデヒド感知材料が塗布された電極と、検知を行う際に電極領域に照射するための紫外線を提供する紫外光源と、前記電極と接続しており、電極領域が紫外線に照射されたときにホルムアルデヒド感知材料上に生じた光導電効果の変化を検知すると共に、ホルムアルデヒドの含量を測定する検出回路とを含む、ホルムアルデヒドセンサである。
【００１８】
本発明は、低コスト、高感度、高選択性の光触媒式ホルムアルデヒド感知材料を提供する。酸化亜鉛への錫ドープ量を最適化することによって、ホルムアルデヒドの検知下限値が０.１ｐｐｍにまで下がり、さらに、材料によるエタノール選択性が向上している。従来技術に比べ、本発明はコストを大幅に削減し、選択性を高め、さらに検知下限値を顕著に改善することができる。
【００１９】
また、酸化亜鉛および酸化錫を感受性材料とする伝統的な半導体センサが存在するが、当該伝統的な加熱式半導体センサは、その原理が本発明の光触媒式センサとは大きく異なるため、感受性材料に含まれた錫による作用も異なる。伝統的な加熱式半導体センサは、酸化錫自体が感受性材料であり、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）が酸化錫の表面の酸素と反応することにより、酸化錫の電気抵抗値が変化し、検知が実現される。一方、本発明の光触媒式センサは、酸化錫を感受性材料である酸化亜鉛の添加剤として用い、酸化錫自体は光触媒としての能力を有しない。なお、酸化錫による作用は、酸化亜鉛の光誘起キャリア生成能力の寿命を延長させ、酸化亜鉛の光触媒としての能力を高めることである。
【００２０】
〔発明を実施するための形態〕
以下、本発明の上記目的、特徴および利点をさらにわかりやすくするために、具体的な実施例と図面により、本発明を詳細に説明する。
【００２１】
図１は本発明の光触媒式ホルムアルデヒド感知材料の合成方法のフローチャートであり、以下のステップを含む。
【００２２】
１）予め合成された酸化亜鉛ナノ粒子を錫塩溶液（たとえば、ＳｎＳＯ４＋脱イオン水）に分散させる。
【００２３】
２）溶液を蒸発させ、好ましくは８０〜１２０℃下で溶液を蒸発させ、より好ましくは溶媒が全て蒸発するまで８０℃下で撹拌しながら蒸発させた後、試料を完全に乾燥させるように、８０℃下で１２ｈ乾燥させ、１２０℃下で２ｈ乾燥させる。
【００２４】
３）得られた沈殿物を４００〜５００℃（最適な焼結温度は４５０℃）下で一定の時間焼結し、焼結後、錫塩由来の酸化錫を得る。
【００２５】
４）得られた固体産物を、粉末になるまで粉砕してエタノール溶液に分散させ、スラリーを調製する。
【００２６】
その後、得られたスラリーをくし型電極に回転塗布し、溶媒を乾燥させることにより、所期のホルムアルデヒドセンサが得られる。
【００２７】
酸化亜鉛ナノ粒子（２０〜５０ｎｍ、最適な粒子径３０ｎｍ）は、比表面積が大きいため、ホルムアルデヒドを吸着しやすくなり、光導電特性も良い。ホルムアルデヒドを検出するためには、錫系添加剤が非常に重要であり、錫の添加量は本発明のポイントである。錫の重量比（酸化錫および酸化亜鉛の合計重量に対して酸化錫が占める割合）は０．３％〜５％であり、最適な割合は２％である。また、錫系添加剤のアニオンは重要であり、硫酸イオンが最も好ましい。また、焼結温度は非常に重要である。焼結温度は４００〜５００℃であり、最適な温度は４５０℃である。また、電極に回転塗布する前のスラリーを調製するための溶媒は非常に重要であり、無水エタノールを用いることが好ましい。
【００２８】
＜実施例１＞材料の合成および測定
ステップ一：酸化亜鉛ナノ粒子の合成
１０．７７ｇのＺｎＳＯ４・７Ｈ２Ｏ（３７５ｍｍｏｌ）を２５ｍＬの脱イオン水に溶解させ、得られた溶液を５０ｍＬの１００ｇ／Ｌ（１．３６ｍｍｏｌ／Ｌ）ＮＨ４ＨＣＯ３溶液に１滴ずつ滴下し、４０℃の水浴下で１ｈ撹拌した。上澄み液を除去し、毎回１５ｍＬの脱イオン水を用いて沈殿物を三回洗浄し、その後、沈殿物を８０℃下で１２ｈ乾燥させ、１２０℃下で２ｈ乾燥させた。乾燥終了後、試料をマッフル炉中に入れて５００℃下で２ｈ焼結した。
【００２９】
ステップ二：錫の添加
０．４ｇの予め作製された酸化亜鉛ナノ粒子を秤量して６０ｍＬの錫塩溶液（ＳｎＳＯ４：０.００７ｇ）に分散させ、この溶液を８０℃下で撹拌しながら溶媒を全て蒸発させた。その後、沈殿物を８０℃で１２ｈ乾燥させ、１２０℃で２ｈ乾燥させた。次に、沈殿物を４５０℃下で焼結した。
【００３０】
ステップ三：センサの作製
固体産物を、微粉になるまで粉砕して無水エタノールに均一に分散させ、スラリーを調製した。その後、調製したスラリーを電極に塗布し、ドライヤーでエタノールを蒸発させ（１ｍｉｎ）、薄膜状の感知材料を得た。
【００３１】
（センサ電極の作製方法）
本実施例は、通常のＰＣＢ基板の製造方法を利用し、くし型電極パターンを有するセンサ電極基板を作製した。くし型電極の溝の幅は１００μｍであり、電極部分には金メッキ処理を施した。また、上部の櫛歯領域には感受性材料を滴下塗布し、下部の２つの大きな電極は検知回路に接続した。なお、ホルムアルデヒドを測定する際は、３６５ｎｍの紫外線をくし型電極に直接に照射し、検出回路が、紫外線により感受性材料上に生じた光導電効果の変化を検知する。
【００３２】
ステップ四：ホルムアルデヒドの検知
紫外線光源は、感受性材料に光触媒の効果を生じさせ、ホルムアルデヒドの検知に用いられる。紫外線光源として、波長３６５ｎｍの紫外線ランプ又は波長３８５ｎｍの紫外線発光ダイオードが用いられてもよい。紫外線光源がオンすると、酸化亜鉛材料の光導電効果により、センサの電気抵抗が下がり始め、所定の時間（通常、５分間）後、電気抵抗値は安定した値になる。クリーンな空気中の場合における該電気抵抗値をＲ０とする。センサをクリーンな空気から、ホルムアルデヒドが含まれた空気中に移すと、同様にセンサの電気抵抗値が下がる。所定の時間（通常、３分間）後、電気抵抗値は安定した値になり、この場合の電気抵抗値をＲｓとする。そして予め確定された相関に基づき、ホルムアルデヒドの濃度をＲｓ／Ｒ０により算出することができる。検知終了後、光触媒の効果により、感知材料に吸着されたホルムアルデヒドが分解、除去されるため、該センサの電気抵抗値はＲ０に自動的に回復できる。
【００３３】
＜実施例２＞異なる供給源の錫の導入（図２）
ａ）ＳｎＣｌ４・５Ｈ２Ｏ
０.４００ｇの合成されたＺｎＯ粒子を秤量して１１０ｍｌの脱イオン水に溶解させ、０.００９ｇのＳｎＣｌ４・５Ｈ２Ｏを添加した。その後、溶液を５ｍｉｎ超音波処理し、溶媒が全て蒸発するまで、磁気スターラーで撹拌しながら加熱した。得られた固体を８０℃のオーブンに入れて８時間乾燥し、さらにオーブンの温度を１２０℃に調整し２時間乾燥した。その後、４５０℃のマッフル炉に入れて４時間焼結した。
【００３４】
ｂ）ＳｎＣ２Ｏ４
０.４００ｇの合成されたＺｎＯ粒子を秤量して１１０ｍｌの脱イオン水に溶解させ、０.００５６ｇのＳｎＣ２Ｏ４を添加した。その後、溶液を５ｍｉｎ超音波処理し、溶媒が全て蒸発するまで、磁気スターラーで撹拌しながら加熱した。得られた固体を８０℃のオーブンに入れて８時間乾燥し、さらにオーブンの温度を１２０℃に調整し２時間乾燥した。その後、４５０℃のマッフル炉に入れて４時間焼結した。
【００３５】
ｃ）ＳｎＳＯ４
０.４００ｇの合成されたＺｎＯ粒子を秤量して８０ｍｌの脱イオン水に溶解させ、０.００７ｇのＳｎＳＯ４を添加した。その後、溶液を５ｍｉｎ超音波処理し、溶媒が全て蒸発するまで、磁気スターラーで撹拌しながら加熱した。得られた固体を８０℃のオーブンに入れて８時間乾燥し、さらにオーブンの温度を１２０℃に調整し２時間乾燥した。その後、４５０℃のマッフル炉に入れて４時間焼結した。
【００３６】
図２は、錫系添加剤別で、１ｐｐｍのホルムアルデヒドに対する試料の応答強度が示している。ＳｎＳＯ４を用いる場合、ホルムアルデヒドを検出する効果が最も良く、すなわち、得られた光触媒式ホルムアルデヒド感知材料の性能が最も良いことがわかる。
【００３７】
＜実施例３＞異なるＳｎ含有量、すなわち、酸化錫と「酸化亜鉛＋酸化錫」との重量比（図３）
ａ）０.３％の場合
０.４００ｇの予め合成されたＺｎＯナノ粒子を秤量して１１０ｍｌの脱イオン水に溶解させ、さらに０.００２ｇのＳｎＳＯ４を添加し、溶液を５ｍｉｎ超音波処理した。溶媒が全て蒸発するまで、該溶液を磁気スターラーで撹拌しながら加熱した。得られた固体を８０℃のオーブンに入れて８時間乾燥し、さらにオーブンの温度を１２０℃に調整して２時間乾燥し、その後、４５０℃のマッフル炉に入れて４時間焼結した。
【００３８】
ｂ）１％の場合
０.４００ｇの予め合成されたＺｎＯナノ粒子を秤量して１１０ｍｌの脱イオン水に溶解させ、さらに０.００７ｇのＳｎＳＯ４を添加し、溶液を５ｍｉｎ超音波処理した。溶媒が全て蒸発するまで、該溶液を磁気スターラーで撹拌しながら加熱した。得られた固体を８０℃のオーブンに入れて８時間乾燥し、さらにオーブンの温度を１２０℃に調整して２時間乾燥し、その後、４５０℃のマッフル炉に入れて４時間焼結した。
【００３９】
ｃ）３％の場合
０.４００ｇの予め合成されたＺｎＯナノ粒子を秤量して１１０ｍｌの脱イオン水に溶解させ、さらに０.０２１ｇのＳｎＳＯ４を添加し、溶液を５ｍｉｎ超音波処理した。溶媒が全て蒸発するまで、該溶液を磁気スターラーで撹拌しながら加熱した。得られた固体を８０℃のオーブンに入れて８時間乾燥し、さらにオーブンの温度を１２０℃に調整して２時間乾燥し、その後、４５０℃のマッフル炉に入れて４時間焼結した。
【００４０】
ｄ）５％の場合
０.４００ｇの予め合成されたＺｎＯナノ粒子を秤量して１１０ｍｌの脱イオン水に溶解させ、さらに０.０３０ｇのＳｎＳＯ４を添加し、溶液を５ｍｉｎ超音波処理した。溶媒が全て蒸発するまで、該溶液を磁気スターラーで撹拌しながら加熱した。得られた固体を８０℃のオーブンに入れて８時間乾燥し、さらにオーブンの温度を１２０℃に調整して２時間乾燥し、その後、４５０℃のマッフル炉に入れて４時間焼結した。
【００４１】
図３は、錫ドープ割合別で、１ｐｐｍのホルムアルデヒドに対する試料の応答強度を示している。酸化錫と「酸化亜鉛＋酸化錫」との重量比が１％である場合、ホルムアルデヒドに対する応答が最も顕著で、効果が最も良いことがわかる。
【００４２】
＜実施例４＞異なる試料焼結温度（図４）
ａ）３５０℃の場合
０.４００ｇの予め合成されたＺｎＯナノ粒子を秤量して１１０ｍｌの脱イオン水に溶解させ、さらに０.００７ｇのＳｎＳＯ４を添加し、溶液を５ｍｉｎ超音波処理した。溶媒が全て蒸発するまで、該溶液を磁気スターラーで撹拌しながら加熱した。得られた固体を８０℃のオーブンに入れて８時間乾燥し、さらにオーベンの温度を１２０℃に調整して２時間乾燥し、その後、サンプルをそれぞれ３５０℃下で４時間焼結した。
【００４３】
ｂ）４００℃の場合
０.４００ｇの予め合成されたＺｎＯナノ粒子を秤量して１１０ｍｌの脱イオン水に溶解させ、さらに０.００７ｇのＳｎＳＯ４を添加し、溶液を５ｍｉｎ超音波処理した。溶媒が全て蒸発するまで、該溶液を磁気スターラーで撹拌しながら加熱した。得られた固体を８０℃のオーブンに入れて８時間乾燥し、さらにオーベンの温度を１２０℃に調整して２時間乾燥し、その後、試料をそれぞれ４００℃下で４時間焼結した。
【００４４】
ｃ）４５０℃の場合
０.４００ｇの予め合成されたＺｎＯナノ粒子を秤量して１１０ｍｌの脱イオン水に溶解させ、さらに０.００７ｇのＳｎＳＯ４を添加し、溶液を５ｍｉｎ超音波処理した。溶媒が全て蒸発するまで、該溶液を磁気スターラーで撹拌しながら加熱した。得られた固体を８０℃のオーブンに入れて８時間乾燥し、さらにオーベンの温度を１２０℃に調整して２時間乾燥し、その後、試料をそれぞれ４５０℃下で４時間焼結した。
【００４５】
ｄ）５００℃の場合
０.４００ｇの予め合成されたＺｎＯナノ粒子を秤量して１１０ｍｌの脱イオン水に溶解させ、さらに０.００７ｇのＳｎＳＯ４を添加し、溶液を５ｍｉｎ超音波処理した。溶媒が全て蒸発するまで、該溶液を磁気スターラーで撹拌しながら加熱した。得られた固体を８０℃のオーブンに入れて８時間乾燥し、さらにオーベンの温度を１２０℃に調整して２時間乾燥し、その後、試料をそれぞれ５００℃下で４時間焼結した。
【００４６】
図４は、焼結温度別で、１ｐｐｍホルムアルデヒドに対する錫ドープ試料の応答強度を示している。最適な焼結温度は４５０℃であることがわかる。
【００４７】
＜実施例５＞錫系添加剤とカドミウム系添加剤との比較（図５）
０.４００ｇの予め合成されたＺｎＯナノ粒子を秤量して１１０ｍｌの脱イオン水に溶解させ、さらに０.００７ｇのＳｎＳＯ４を添加し、溶液を５ｍｉｎ超音波処理した。溶媒が全て蒸発するまで、該溶液を磁気スターラーで撹拌しながら加熱した。得られた固体を８０℃のオーブンに入れて８時間乾燥し、さらにオーベンの温度を１２０℃に調整して２時間乾燥し、その後、試料をそれぞれ４５０℃下で４時間焼結した。
【００４８】
０.４００ｇの予め合成されたＺｎＯナノ粒子を秤量して１１０ｍｌの脱イオン水に溶解させ、さらに０.０１６ｇの３ＣｄＳＯ４・８Ｈ２Ｏを添加し、溶液を５ｍｉｎ超音波処理した。溶媒が全て蒸発するまで、該溶液を磁気スターラーで撹拌しながら加熱した。得られた固体を８０℃のオーブンに入れて８時間乾燥し、さらにオーベンの温度を１２０℃に調整して２時間乾燥し、その後、試料をそれぞれ４５０℃下で４時間焼結した。
【００４９】
ＳｎＳＯ４をドープした酸化亜鉛感知材料と、３ＣｄＳＯ４・８Ｈ２Ｏをドープした酸化亜鉛感知材料とをそれぞれ同じ時間をかけて粉砕した後、同量の無水エタノールに分散させて前記くし型電極に塗布し、乾燥して溶媒を蒸発させた。その後、光源を設け、ホルムアルデヒドセンサを作製した。その後、両方の該ホルムアルデヒドセンサについて、同じ濃度のホルムアルデヒドに対する応答をテスト、比較した。図５は、１ｐｐｍのホルムアルデヒドに対する、錫ドープ試料およびカドミウムドープ試料の応答強度、応答時間について比較したグラフである。ホルムアルデヒドに対する錫ドープ試料の応答効果は、カドミウムドープ試料の応答効果より優れていることがわかる。
【００５０】
上記実施例は本発明の技術案を説明するためのものに過ぎず、本発明を限定するものではない。当業者にとっては、本発明の精神および範囲から逸脱しない範囲で本発明の技術案を変更、又は均等的に置換し得る。したがって、本発明の保護範囲は特許請求の範囲の記載内容に基づくべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の光触媒式ホルムアルデヒド感知材料の合成方法のフローチャートである。
【図２】錫系添加剤別で、１ｐｐｍのホルムアルデヒドに対する試料の応答強度を比較したグラフである。
【図３】錫ドープ割合別で、１ｐｐｍのホルムアルデヒドに対する試料の応答強度を比較したグラフである。
【図４】焼結温度別で、１ｐｐｍのホルムアルデヒドに対する錫ドープ試料の応答強度を比較したグラフである。
【図５】１ｐｐｍのホルムアルデヒドに対する、錫ドープ試料およびカドミウムドープ試料の応答強度、応答時間について比較したグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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