异丙醇-水溶液(50_90vol/vol % )中，形成0.lmol/L的溶液，然后加入氯铂酸，使溶液中Pt离子含量达到lg/L，回流2h，制得离子聚合物修饰纳米Pt催化剂分散液，室温冷却备用。
[0034](2)将磺化三氟苯乙烯质子交换膜依次在lwt%双氧水溶液、去离子水、0.lmol/LH2S04溶液、去离子水中各清洗30min，清洗过程中温度均为100°C，获得洁净的磺化三氟苯乙烯质子交换膜。
[0035](3)将洁净的磺化三氟苯乙烯质子交换膜放入0.lmol/L的N-乙烯基_2_吡咯烷酮水溶液中10s，取出去离子水清洗3次以氢键自组装N-乙烯基-2-吡咯烷酮；然后放入步骤(1)制备的离子聚合物修饰纳米Pt催化剂分散液10s，取出去离子水清洗3次以氢键自组装离子聚合物修饰的纳米Pt颗粒。
[0036](4)重复步骤(3)的自组装步骤20次，90°C干燥获得甲醛传感器膜电极组件(即本发明所述低贵金属用量甲醛传感器膜电极组件)。
[0037]采用原子吸收光谱对本实施例制得的自组装传感器用膜电极组件进行元素分析测试，其Pt载量为147.8 μ g/cm 2ο采用循环伏安方法对本实施例制得的自组装传感器用膜电极组件使用率测试，其活性比表面/物理比表面为97.6%。采用三电极体系对本实施例制得的自组装传感器用膜电极组件测试，在工作电极表面吹过含l-100ppm甲醛的空气(流速20sccm)，其甲醇浓度-反应电流线性范围为l-100ppm。
[0038]实施例3
[0039](1)将磺化三氟苯乙烯离子聚合物分散在乙醇-水溶液(74V01/V01% )中，形成0.04mol/L的溶液，然后加入氯铂酸，使溶液中Pt离子含量达到0.3g/L，回流lh，制得离子聚合物修饰纳米Pt催化剂分散液，室温冷却备用。
[0040](2)将磺化三氟苯乙烯质子交换膜依次在lwt%双氧水溶液、去离子水、0.lmol/LH2S04溶液、去离子水中各清洗30min，清洗过程中温度均为90°C，获得洁净的磺化三氟苯乙烯质子交换膜。
[0041](3)将洁净的磺化三氟苯乙烯质子交换膜放入0.lmol/L的2_乙烯基吡啶水溶液中7s，取出去离子水清洗2次以氢键自组装2-乙烯基吡啶；然后放入步骤(1)制备的离子聚合物修饰纳米Pt催化剂分散液8s，取出去离子水清洗2次以氢键自组装离子聚合物修饰的纳米Pt颗粒。
[0042](4)重复步骤(3)的自组装步骤12次，90°C干燥获得甲醛传感器膜电极组件(即本发明所述低贵金属用量甲醛传感器膜电极组件)。
[0043]采用原子吸收光谱对本实施例制得的自组装传感器用膜电极组件进行元素分析测试，其Pt载量为81.3 μ g/cm 2。采用循环伏安方法对本实施例制得的自组装传感器用膜电极组件使用率测试，其活性比表面/物理比表面为98.5%。采用三电极体系对本实施例制得的自组装传感器用膜电极组件测试，在工作电极表面吹过含l-100ppm甲醛的空气(流速20sccm)，其甲醇浓度-反应电流线性范围为l_64ppm。
[0044]实施例4
[0045](1)将磺化聚醚醚酮离子聚合物分散在丙醇-水溶液(60VOl/VOl % )中，形成0.03mol/L的溶液，然后加入氯铂酸，使溶液中Pt离子含量达到0.6g/L，回流1.5h，制得离子聚合物修饰纳米Pt催化剂分散液，室温冷却备用。
[0046](2)将磺化聚醚醚酮质子交换膜依次在lwt%双氧水溶液、去离子水、0.lmol/LH2S04溶液、去离子水中各清洗30min，清洗过程中温度均为95°C，获得洁净的磺化聚醚醚酮质子交换膜。
[0047](3)将洁净的磺化聚醚醚酮质子交换膜放入0.lmol/L的2_乙烯基吡啶水溶液中9s，取出去离子水清洗2次以氢键自组装2-乙烯基吡啶；然后放入步骤(1)制备的离子聚合物修饰纳米Pt催化剂分散液6s，取出去离子水清洗2次以氢键自组装离子聚合物修饰的纳米Pt颗粒。
[0048](4)重复步骤(3)的自组装步骤6次，90°C干燥获得甲醛传感器膜电极组件(即本发明所述低贵金属用量甲醛传感器膜电极组件)。
[0049]采用原子吸收光谱对本实施例制得的自组装传感器用膜电极组件进行元素分析测试，其Pt载量为82.7 μ g/cm 2。采用循环伏安方法对本实施例制得的自组装传感器用膜电极组件使用率测试，其活性比表面/物理比表面为99.3%。采用三电极体系对本实施例制得的自组装传感器用膜电极组件测试，在工作电极表面吹过含l-100ppm甲醛的空气(流速20sccm)，其甲醇浓度-反应电流线性范围为l_43ppm。
[0050]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种低贵金属用量甲醛传感器膜电极组件，其特征在于，所述低贵金属用量甲醛传感器膜电极组件是采用兼具质子传导能力和给氢键能力的离子聚合物修饰纳米Pt颗粒为甲醛氧化催化剂，并与可接受氢键的有机分子在磺酸型质子交换膜上交替层层自组装形成的质子交换膜-催化电极组件。2.—种低贵金属用量甲醛传感器膜电极组件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将离子聚合物分散在小分子醇-水溶液中，形成离子聚合物浓度为0.01-0.lrnol/L的溶液，然后加入氯铂酸回流0.5-2h，得到离子聚合物修饰纳米Pt催化剂分散液； (2)将洁净的磺酸型质子交换膜放入可接受氢键的小分子水溶液中5-lOs，取出用去离子水清洗若干次；然后放入步骤(1)制备的离子聚合物修饰纳米Pt催化剂分散液中5-lOs，取出采用去离子水清洗若干次，得到自组装纳米Pt催化层； (3)将步骤(2)制得的自组装纳米Pt催化层重复若干次步骤(2)中的步骤，达到既定的载量后60-90°C干燥，制得所述低贵金属用量甲醛传感器膜电极组件。3.根据权利要求2所述的低贵金属用量甲醛传感器膜电极组件的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的离子聚合物为全氟磺酸树脂、磺化三氟苯乙烯、磺化聚醚醚酮和磺化聚乙烯中的一种。4.根据权利要求2所述的低贵金属用量甲醛传感器膜电极组件的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的小分子醇为甲醇、乙醇、丙醇和异丙醇中的一种。5.根据权利要求2所述的低贵金属用量甲醛传感器膜电极组件的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的小分子醇-水溶液中小分子醇的体积分数为50-90%。6.根据权利要求2所述的低贵金属用量甲醛传感器膜电极组件的制备方法，其特征在于，步骤(1)中加入氯铂酸使溶液中Pt离子含量达到0.1-lg/L。7.根据权利要求2所述的低贵金属用量甲醛传感器膜电极组件的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的洁净的磺酸型质子交换膜通过以下步骤制得:将磺酸型质子交换膜依次在lwt%双氧水溶液、去离子水、0.lmol/L H2S04溶液、去离子水中各清洗30min，清洗过程中温度均为80-100°C，获得洁净的磺酸型质子交换膜。8.根据权利要求2所述的低贵金属用量甲醛传感器膜电极组件的制备方法，其特征在于，所述的磺酸型质子交换膜为全氟磺酸膜、磺化三氟苯乙烯膜、磺化聚醚醚酮膜和磺化聚乙烯膜中的一种。9.根据权利要求2所述的低贵金属用量甲醛传感器膜电极组件的制备方法，其特征在于，步骤⑵所述的可接受氢键的小分子为2-乙烯基吡啶或N-乙烯基-2-吡咯烷酮中的一种。10.根据权利要求2所述的低贵金属用量甲醛传感器膜电极组件的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的可接受氢键的小分子水溶液中可接受氢键的小分子浓度为0.lmol/L。
【专利摘要】本发明公开了一种低贵金属用量甲醛传感器膜电极组件及其制备方法。所述低贵金属用量甲醛传感器膜电极组件是采用兼具质子传导能力和给氢键能力的离子聚合物修饰纳米Pt颗粒为甲醛氧化催化剂，并与可接受氢键的有机分子在磺酸型质子交换膜上交替层层自组装形成的质子交换膜-催化电极组件。所述制备步骤包括：制备兼具质子传导能力和给氢键能力的离子聚合物修饰Pt纳米催化剂分散液；离子聚合物修饰纳米Pt催化剂在质子交换膜表面的自组装；重复自组装步骤若干次以达到既定载量，获得超低贵金属用量甲醛传感器膜电极。采用本发明制备的甲醛传感器膜电极，贵金属催化剂颗粒与质子传导材料密切接触，催化剂使用效率可高达97.6％以上，Pt载量在微克级可控。
【IPC分类】G01N27/333
【公开号】CN105372308
【申请号】CN201510908768
【发明人】唐浩林, 袁定胜
【申请人】广东南海普锐斯科技有限公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年12月9日