纳米颗粒的超临界干燥法制备及用于醋酸乙烯蒸气的催化发光检测.pdf

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1、第38卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究报告第6期2010年6月ChineseJournalofAnalyticalChemistry771～777々s《研究报告《(苎＼I-、写．、石-、石＼DOI：10．3724／SP．J．1096．2010．00771纳米颗粒的超临界干燥法制备及用于醋酸乙烯蒸气的催化发光检测王亚丽曹小安刘永慧彭燕(广州大学环境科学与工程学院，广州510006)摘要利用乙醇超临界流体干燥技术(SCFD)(280℃X7．0MPa×30min)制备了纳米MgO及Y，O颗粒，发现其对一些有害气体的催化发光强度远高于普通干燥技术制备

2、的纳米MgO及Y，O。设计了一种以SCFD技术合成的纳米MgO为敏感材料，催化发光检测醋酸乙烯蒸气的传感器。此传感器具有很高的灵敏度及优异的选择性，在温度279℃、波长425nm、空气流速为160mL／min的最佳条件下，催化发光强度与醋酸乙烯蒸气浓度在1．8～1800mg／m内呈良好的线性关系，检出限为0．7mg／m。当浓度相同的丙酮、乙醛、乙酸乙酯、乙酸、甲醛、氨水、乙醇、苯和甲醇蒸气通过此传感器时，除乙醇引起3．56％的干扰外，其它气体基本不干扰醋酸乙烯的测定。应用本方法可快速测定车间空气中的醋酸乙烯。关键词催化发光；MgO纳米材料；醋酸乙烯；

3、超临界流体干燥；气体传感器1引言醋酸乙烯是一种应用广泛的工业化学品，主要用于生产聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、工业涂料及粘合剂等。醋酸乙烯是一种无色易燃有刺激性液体，若其蒸气泄漏到空气中，可以通过与大气发生光化学反应产生羟自由基而降解¨，但这一反应的半衰期大约是14．5h。吸人醋酸乙烯蒸气可能影响免疫系统及神经系统功能。而暴露于含有醋酸乙烯蒸气的环境中，轻则刺激上呼吸道、眼睛和皮肤，重则引起心脏肌肉衰竭、心率失常、昏晕、心绞痛等症状J。美国环境保护局将醋酸乙烯列入有害空气污染物名单；国际癌症研究机构(IARC)将其确定为潜在的人类致癌物质。我国工作场所有害

4、因素职业接触限值(GBZ2．1—2007)规定：工作场所中醋酸乙烯酯蒸气8h时间加权平均允许浓度不超过10mg／m。通常空气中测定低浓度醋酸乙烯蒸气的分析方法主要有气相色谱法(GC)[51、气相色谱一质谱法(GC—MS)E6]。这些方法具有很高的选择性及灵敏度，但仪器体积庞大，操作复杂，耗时，不能即时检测。气体传感器具有体积小、操作方便和响应快速等优点，很适合气体的实时、连续、在线监测。而目前专门用于检测醋酸乙烯蒸气的传感器极少。最近Cao等。。报道了专门检测醋酸乙烯蒸气的传感器，但其在灵敏度和选择性方面尚不尽人意。因此，发展高选择性、高灵敏度的醋酸

5、乙烯传感器很有必要。1976年，Breysse等在ThO，表面CO的催化氧化过程中首先观察到了催化发光(Cataluminescence，CTL)现象，它属于一种化学发光现象。20世纪90年代，Nakagawa等’m报道了一些气体在固体材料—A1，O表面产生催化发光现象，并据此设计了乙醇和丙酮几种传感器。Zhu等发现纳米材料可以显著增加气固表面的催化发光，并对乙醇12]、甲醛J等气体在不同纳米材料上进行了识别和测定研究。曹小安等H，报道了乙醚、二氯乙烷等传感器。二硫化碳、丙酮等气体传感器也有报道¨”。近年来有研究表明，应用超临界流体干燥技术(Supe

6、rcriticalfluiddrying，SCFD)可制得分散性较好、比表面积较高、粒径较小且分布均匀的纳米材料8l，从而提高纳米材料的催化活性，增强催化发光强度，同时也可能提高对气体的选择性。。2009-08-26收稿；2009一】2-31接受本文系国家自然科学基金(No20677013)、广东省自然科学基金(No．8151009101000130)资助项目E．mail：caoxiaoan2003@yahoo．corn．en分析化学第38卷本研究分别用乙醇SCFD技术和普通干燥(CD)技术制备了纳米MgO和YO，，并比较了纳米MgO—SCFD和Mg

7、O．CD、纳米Y，O．SCFD和YO．CD对一些有害气体的催化发光性能。实验发现，应用SCFD技术制备的纳米MgO及YO，其检测气体的催化发光强度远远高于CD技术制备的纳米MgO及YO，这说明SCFD技术可制备出高催化活性的纳米材料。本研究利用SCFD技术制备的MgO纳米颗粒设计了一种检测醋酸乙烯蒸气的催化发光传感器，其在灵敏度和选择性方面均优于Cao等报道的检测醋酸乙烯蒸气的传感器，具有很好的应用价值。2实验部分2．1催化发光材料的制备2．1．1乙醇超临界流体干燥技术(SCFD)合成纳米MgO颗粒将(CHCOO)：Mg·4H2O配制成0．2mol／

8、L水溶液，然后加人3gPEG-4000，室温下充分搅拌0．5～1h，缓慢滴加0．4mot／LNaOH溶液至p