CN112067607B - 一氧化碳指示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种一氧化碳指示装置，包括基底层和设于基底层上的指示层，指示层以质量份计，其原料组成包括：20份~50份的纳米二氧化铈以及30份~60份的连接料，其中，所述纳米二氧化铈掺有金属离子杂质。上述一氧化碳指示装置，由于指示层中掺杂有金属离子，其反应温度降低至100℃，当其设置在火源附近，可在第一时间检测火源是否产生一氧化碳气体，人们可通过指示层的颜色判断室内是否含有一氧化碳气体，从而决定是否采取防护措施。本发明的一氧化碳指示装置结构简单、成本低廉，起始反应温度大幅降低，且可重复指示一氧化碳气体。

Description

一氧化碳指示装置
技术领域
本发明涉及指示设备技术领域，尤其涉及一种一氧化碳指示装置。
背景技术
众所周知，当物质燃烧不充分时，容易产生剧毒的一氧化碳气体，由于一氧化碳气体无色无味，人们无法通过视觉、嗅觉等方式进行辨别。因此，尤其在冬天，因在密闭室内烤火导致一氧化碳中毒、甚至死亡的悲剧事件仍时有发生。
现有的一氧化碳指示装置多为电子产品，一方面，因其价格高昂，导致其并未获得大面积推广使用；另一方面，其一般利用一氧化碳比空气轻的特点设置于远离火源的墙壁上方，由于距离较远，当指示装置发生警报时，往往室内的一氧化碳浓度已处于较高水平，对火炉附近的人而言，其危险性不言而喻，因此，电子一氧化碳指示装置实用性并不高。催化剂二氧化铈虽然常用于催化反应一氧化碳，但其反应温度高达500℃，过高的反应温度限制了其在一氧化碳指示领域的应用。
发明内容
基于此，有必要提供一种价格低廉且适合设于火源附近的一氧化碳指示装置。
一种一氧化碳指示装置，包括：
基底层；
指示层，所述指示层设于所述基底层上，所述指示层以质量份计，其原料组成包括：20份~50份的纳米二氧化铈以及30份~60份的连接料，其中，所述纳米二氧化铈掺有金属离子杂质。
在一个实施方式中，所述金属离子与所述二氧化铈的摩尔数配比为10摩尔% ~20摩尔%：40摩尔% ~60摩尔%。
在一个实施方式中，所述金属离子选自镍离子、铜离子、钛离子及锆离子中的至少一种。
在一个实施方式中，所述纳米二氧化铈粒径为10nm~200nm。
在一个实施方式中，所述连接料选自甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物或丙烯酸丁酯-苯乙烯-丙烯酸羟乙酯共聚物中的至少一种。
在一个实施方式中，所述基底层材料为导热系数大于30的材料。
在一个实施方式中，所述基底层材料选自铝、锌、铜、铁中的任意一种。
在一个实施方式中，所述基底层远离所述指示层的一侧设有隔热层。
在一个实施方式中，还包括胶粘层，所述胶粘层设于所述基底层远离指示层的一侧。
在一个实施方式中，还包括离型层，所述离型层设于所述胶粘层远离所述基底层的一侧。
上述一氧化碳指示装置，指示层材料的起始反应温度降至100℃，指示层连接料分子之间存在大量微孔，一氧化碳分子得以通过微孔进入指示层与纳米二氧化铈接触，当指示层温度达到100℃以后，二氧化铈表面的活性氧原子与一氧化碳发生氧化还原反应，一氧化碳得到氧原子被氧化成二氧化碳，以此同时，二氧化铈失去氧原子被还原成具有氧空穴的三氧化二铈，在这个过程中，其颜色由白色变为金黄色。以此同时，反应生产的三氧化二铈晶体存在氧空穴，其可吸附空气中的氧气，当氧空穴吸附氧原子后，三氧化二铈再度被氧化成二氧化铈。纳米二氧化铈因其表面具有良好的储氧和释氧能力，在指示层中充当催化指示剂的作用。当该一氧化碳指示装置设置于火源附近时，可利用火源的热量促进变色反应，当反应开始后，指示层由白色变为金黄色，从而通过可视的颜色变化指示室内是否具有一氧化碳气体，从而决定是否采取防护措施。
附图说明
图1为一实施例的一氧化碳指示装置结构示意图；
图2为另一实施例的一氧化碳指示装置结构示意图；
图3为另一实施例的一氧化碳指示装置结构示意图；
图4为另一实施例的一氧化碳指示装置结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
在本文中，除非有特殊地说明，各原料的份数均指重量份。
一实施方式的一氧化碳指示装置10，请参阅图1，其包括：基底层100和指示层200。
基底层100，用于承载指示层200，由于指示层200的起始反应温度为100℃，因此，要求基底层100具有良好的耐热性能和导热性。
具体的，基底层100可耐300℃以上的高温，其导热系数大于30，一方面，良好的耐高温性能使基底层100可在火源附近不至于因受热熔化或烧毁，另一方面，良好的导热性能使其可快速获取火源的热量，以激活指示层200的变色反应，从而在火源开启后的较短时间内处于激活状态。
优选地，基底层100可耐500℃以上的高温，其导热系数大于50，可选的基底层100材料包括铝、锌、铜、铁中的任意一种，上述基底层材料在高温下的耐候性大幅增强，使指示装置10的稳定性大幅提高。
指示层200，设于基底层100上，当其温度高于起始反应温度时，指示层200可与一氧化碳其它发生氧化还原变色反应，从而用于指示火源附近的空气是否存在一氧化碳气体。本实施方式中，起始反应温度为100℃。
具体地，指示层200以质量份计，其原料组成包括：20份~50份的纳米二氧化铈以及30份~60份的连接料，其中，纳米二氧化铈掺有金属离子杂质。
纳米二氧化铈在指示层200中起催化指示作用，其可与一氧化碳气体在高温下发生氧化还原反应，反应过程颜色发生变化，其反应化学式如下：
2CeO2+CO=Ce2O3+CO2
2Ce2O3+O2=4CeO2
二氧化铈具有面心立方体的晶体结构，其各项同性的结构特点使其不易形成一维或二维的结构，而易于形成球形的纳米颗粒。在高于600℃高温下，二氧化铈表面的活性氧原子易与一氧化碳发生氧化还原反应，在氧化还原过程中，二氧化铈失去氧原子被还原成具有氧空穴的三氧化二铈，以此同时，一氧化碳得到氧原子被氧化成二氧化碳，在这个过程中，二氧化铈的颜色由白色变为金黄色。由于三氧化二铈晶体存在氧空穴，其可吸附空气中的氧气，当氧空穴吸附氧原子后，三氧化二铈再度被氧化成二氧化铈。纳米二氧化铈因其表面具有良好的储氧和释氧能力，在指示油墨中充当催化指示剂的作用。
具体地，选择纳米二氧化铈颗粒作为催化指示剂材料，由于颗粒的粒径越小，其总表面积或亚表面积越大，由于该变色反应发生在纳米二氧化铈的表面或者亚表面，因此，选择纳米材料作为催化指示剂材料，可促进其反应速率。
进一步地，选择纳米微球、纳米线及纳米棒等颗粒形状作为催化指示剂材料，实验证明，在相同的温度下，采用纳米微球、纳米线及纳米棒等颗粒形状作为催化指示剂材料，在变色反应过程中，指示层200的变色区间明显加大，指示效果更加明显，此外，上述微观结构的二氧化铈颗粒，还有利于降低指示层200的起始反应温度。
优选地，纳米二氧化铈颗粒为由纳米微球串联而成的纳米线，纳米线结构的二氧化铈颗粒由于其特殊的微观结构，可大幅降低指示层200的氧化还原起始反应温度。
在一个实施方式中，纳米二氧化铈颗粒的粒径为10nm~200nm，使一氧化碳指示油墨满足不同印刷方式的适印性需求，此外，二氧化铈颗粒粒径的减小，有助于增大二氧化铈的表面或者亚表面，从而促进变色反应的进行。
优选地，纳米二氧化铈的粒径为10nm~30nm，通过限制纳米二氧化铈的粒径，一方面可改善油墨的印刷适性，另一方面可降低指示层200的起始反应温度。
通过掺杂金属离子，可改变二氧化铈的晶格形态，进而有效降低起始反应温度。不同金属离子之间，其离子半径不同，或是价态不同，在晶格中形成不同的配位情况，通过产生晶格应力进而造成晶格扭曲缺陷，该扭曲缺陷有利于形成氧空穴，使氧化还原反应所需要的能量大幅降低，从而降低起反应温度和完全转化温度。实验证明，掺杂的纳米二氧化铈颗粒与纯二氧化铈颗粒相比，掺杂金属离子可将反应温度降低至100℃，完全转化温度降至300℃。
具体地，金属离子与二氧化铈的摩尔数配比为10摩尔%~20摩尔%：40摩尔%~60摩尔%，在上述比例区间内，金属离子掺杂量的大小与反应活性呈正关联，即掺杂量越高，起始反应温度越低，反之，掺杂量越低，起始反应温度越高。
进一步地，金属离子选自镍离子、铜离子、钛离子及锆离子中的至少一种。
连接料在指示层200中起成膜作用，可耐高温烘烤，其可在500℃以下的高温中不发生燃烧或碳化反应。使一氧化碳指示装置10的指示层200在固化后得以牢固附着在基底层100表面。
具体地，连接料可溶于溶剂，连接料固化后，随着溶剂的挥发，连接料分子之间产生大量的微孔，使一氧化碳气体得以通过微孔进入指示层200内参与变色反应。溶剂选自乙醇、乙二醇、异丙醇、丁醇、戊醇、环己醇、丙酮、环己酮及水中的至少一种。
进一步地，连接料选自甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物或丙烯酸丁酯-苯乙烯-丙烯酸羟乙酯共聚物中的至少一种。甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物和丙烯酸丁酯-苯乙烯-丙烯酸羟乙酯共聚物具有良好的耐高温性能，可经受500℃高温不燃烧或碳化。
在一个实施方式中，连接料为甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物，其甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯、丙烯酸的摩尔比为1:2:2。
在一个实施方式中，连接料为丙烯酸丁酯-苯乙烯-丙烯酸羟乙酯共聚物，其丙烯酸丁酯与苯乙烯、丙烯酸羟乙酯的摩尔比为2:1:2。
应当理解，其它可溶解于溶解且耐高温的成膜材料也可作为本发明的连接料。
在一些实施方式中，请参阅图2，基底层100远离指示层200的一侧设有隔热层300，从而防止底基层100对人体的高温烫伤。可选的隔热层300的材料包括黏土、气凝胶、水泥、陶瓷、石棉中的任意一种。
在一些实施方式中，请参阅图3，隔热层300远离基底层100的一侧设有胶粘层400，从而使指示装置10可贴附在物体表面，可选的胶粘层包括丙烯酸树脂、聚氨酯、压敏胶中的任意一种。
在一些实施方式中，请参阅图4，胶粘层400远离隔热层300的一侧设有离型层500，离型层500用于保护胶粘层400，防止胶粘层400在使用前与其它物体发生粘连，可选的离型层500的材料包括：玻硅油纸、淋膜纸，应当理解，其它涂布有硅油或石蜡的材料，也可作为本发明的离型层材料。
上述一氧化碳指示装置，指示层200材料的起始反应温度降至100℃，指示层200连接料分子之间存在大量微孔，一氧化碳分子得以通过微孔进入指示层200与纳米二氧化铈接触，当指示层200温度达到100℃以后，二氧化铈表面的活性氧原子与一氧化碳发生氧化还原反应，一氧化碳得到氧原子被氧化成二氧化碳，以此同时，二氧化铈失去氧原子被还原成具有氧空穴的三氧化二铈，在这个过程中，其颜色由白色变为金黄色。以此同时，反应生产的三氧化二铈晶体存在氧空穴，其可吸附空气中的氧气，当氧空穴吸附氧原子后，三氧化二铈再度被氧化成二氧化铈。纳米二氧化铈因其表面具有良好的储氧和释氧能力，在指示层200中充当催化指示剂的作用。当该一氧化碳指示装置设置于火源附近时，可利用火源的热量促进变色反应，当反应开始后，指示层200由白色变为金黄色，从而通过可视的颜色变化指示室内是否具有一氧化碳气体，从而决定是否采取防护措施。
本发明提供的一氧化碳指示装置结构简单、成本低廉，起始反应温度大幅降低，且可重复指示一氧化碳气体。
以下为具体地实施例。
实施例1
本实施例提供一种一氧化碳指示装置10，其结构请参阅图1，一氧化碳指示装置10包括基底层100和指示层200。
基底层100材料为铁片，指示层200设于基底层100上，其原料组成包括20份的纳米二氧化铈及30份的连接料，其中，纳米二氧化铈形状为纳米微球，粒径为10nm，且掺杂有镍离子，其中，镍离子与二氧化铈的摩尔数配比为10摩尔%：40摩尔%。连接料为甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物，其甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯、丙烯酸的摩尔比为1:2:2。
上述一氧化碳指示装置，由于指示层200中二氧化铈掺杂有镍离子，由于不同金属离子之间，其离子半径不同，或是价态不同，在晶格中形成不同的配位情况，通过产生晶格应力进而造成晶格扭曲缺陷，该扭曲缺陷有利于形成氧空穴，使氧化还原反应所需要的能量大幅降低，从而降低起反应温度和完全转化温度，同时，采用纳米微球二氧化铈作为指示催化剂，有利于降低起始反应温度。本实施例中，其起始反应温度降低至100℃，当其放置在火源附近时，通过基底层100的导热作用，使指示层200的温度快速达到起始反应温度以上，当火源因不完全燃烧产生一氧化碳气体时，一氧化碳气体通过连接料分子之间的孔隙进入指示层200，并与二氧化铈表面接触，两者发生氧化还原反应，二氧化铈失去氧原子被还原成具有氧空穴的三氧化二铈，以此同时，一氧化碳得到氧原子被氧化成二氧化碳，在这个过程中，二氧化铈的颜色由白色变为金黄色。由于三氧化二铈晶体存在氧空穴，其可吸附空气中的氧气，当氧空穴吸附氧原子后，三氧化二铈再度被氧化成二氧化铈，从而使反应持续进行。由于指示装置设置在火源附近，因而可在第一时间检测火源是否产生一氧化碳气体，火源附近的人可通过指示层200的颜色判断室内是否含有一氧化碳气体，从而决定是否采取防护措施。
实施例2
本实施例提供一种一氧化碳指示装置20，其结构请参阅图2，包括基底层100、指示层200和隔热层300。
基底层100材料为锌片，指示层200设于基底层100上，其原料组成包括35份的纳米二氧化铈及45份的连接料，其中，纳米二氧化铈形状为有纳米微球串联而成的纳米线，其中，纳米微球的粒径为10nm，纳米线的长度为200nm，纳米二氧化铈掺杂有铜离子，铜离子与二氧化铈的摩尔数配比为15摩尔%：50摩尔%。连接料为丙烯酸丁酯-苯乙烯-丙烯酸羟乙酯共聚物，其丙烯酸丁酯与苯乙烯、丙烯酸羟乙酯的摩尔比为2:1:2。隔热层300设于基底层100远离指示层200的一侧，其材料为黏土。
上述一氧化碳指示装置，由于指示层200中掺杂有镍离子，由于不同金属离子之间，其离子半径不同，或是价态不同，在晶格中形成不同的配位情况，通过产生晶格应力进而造成晶格扭曲缺陷，该扭曲缺陷有利于形成氧空穴，使氧化还原反应所需要的能量大幅降低，从而降低起反应温度和完全转化温度。同时，采用纳米线结构的二氧化铈作为指示催化剂，有利于降低起始反应温度，本实施例中，其起始反应温度降低至100℃，当其放置在火源附近时，通过基底层100的导热作用，使指示层200的温度快速达到起始反应温度以上，当火源因不完全燃烧产生一氧化碳气体时，一氧化碳气体通过连接料分子之间的孔隙进入指示层200，并与二氧化铈表面接触，两者发生氧化还原反应，二氧化铈失去氧原子被还原成具有氧空穴的三氧化二铈，以此同时，一氧化碳得到氧原子被氧化成二氧化碳，在这个过程中，二氧化铈的颜色由白色变为金黄色。由于三氧化二铈晶体存在氧空穴，其可吸附空气中的氧气，当氧空穴吸附氧原子后，三氧化二铈再度被氧化成二氧化铈，从而使反应持续进行。由于指示装置设置在火源附近，因而可在第一时间检测火源是否产生一氧化碳气体，火源附近的人可通过指示层200的颜色判断室内是否含有一氧化碳气体，从而决定是否采取防护措施。此外，通过设置隔热层300，可防止用户被烫伤。
实施例3
本实施例提供一种一氧化碳指示装置30，其结构请参阅图3，包括基底层100、指示层200、隔热层300及胶粘层400。
基底层100材料为铜片，指示层200设于基底层100上，其原料组成包括40份的纳米二氧化铈及50份的连接料，其中，纳米二氧化铈形状为纳米棒，其中，其棒端宽度为20nm，长度为150nm，纳米二氧化铈掺杂有钛离子，钛离子与二氧化铈的摩尔数配比为20摩尔%：60摩尔%。连接料为丙烯酸丁酯-苯乙烯-丙烯酸羟乙酯共聚物，其丙烯酸丁酯与苯乙烯、丙烯酸羟乙酯的摩尔比为2:1:2。隔热层300设于基底层100远离指示层200的一侧，其材料为陶瓷。胶粘层400设于隔热层300远离基底层100的一侧，其材料为压敏胶。
上述一氧化碳指示装置，由于指示层200中掺杂有钛离子，由于不同金属离子之间，其离子半径不同，或是价态不同，在晶格中形成不同的配位情况，通过产生晶格应力进而造成晶格扭曲缺陷，该扭曲缺陷有利于形成氧空穴，使氧化还原反应所需要的能量大幅降低，从而降低起反应温度和完全转化温度。同时，采用纳米棒结构的二氧化铈作为指示催化剂，有利于降低起始反应温度，本实施例中，其起始反应温度降低至100℃，当其放置在火源附近时，通过基底层100的导热作用，使指示层200的温度快速达到起始反应温度以上，当火源因不完全燃烧产生一氧化碳气体时，一氧化碳气体通过连接料分子之间的孔隙进入指示层200，并与二氧化铈表面接触，两者发生氧化还原反应，二氧化铈失去氧原子被还原成具有氧空穴的三氧化二铈，以此同时，一氧化碳得到氧原子被氧化成二氧化碳，在这个过程中，二氧化铈的颜色由白色变为金黄色。由于三氧化二铈晶体存在氧空穴，其可吸附空气中的氧气，当氧空穴吸附氧原子后，三氧化二铈再度被氧化成二氧化铈，从而使反应持续进行。由于指示装置设置在火源附近，因而可在第一时间检测火源是否产生一氧化碳气体，火源附近的人可通过指示层200的颜色判断室内是否含有一氧化碳气体，从而决定是否采取防护措施。
实施例4
本实施例提供一种一氧化碳指示装置40，其结构请参阅参阅图4，包括基底层100、指示层200、隔热层300、胶粘层400及离型层500。
基底层100材料为铜片，指示层200设于基底层100上，其原料组成包括50份的纳米二氧化铈及60份的连接料，其中，纳米二氧化铈形状为有纳米棒，其棒端宽度为15nm，长度为200nm，纳米二氧化铈掺杂有锆离子，锆离子与二氧化铈的摩尔数配比为16摩尔%：50摩尔%。连接料为丙烯酸丁酯-苯乙烯-丙烯酸羟乙酯共聚物，其丙烯酸丁酯与苯乙烯、丙烯酸羟乙酯的摩尔比为2:1:2。隔热层300设于基底层100远离指示层200的一侧，其材料为陶瓷。胶粘层400设于隔热层300远离基底层100的一侧，其材料为压敏胶，离型层500设于胶粘层400远离隔热层300的一侧。使用时，去除离型层500，将指示装置贴附在火源附件即可。
上述一氧化碳指示装置，由于指示层200中掺杂有锆离子，由于不同金属离子之间，其离子半径不同，或是价态不同，在晶格中形成不同的配位情况，通过产生晶格应力进而造成晶格扭曲缺陷，该扭曲缺陷有利于形成氧空穴，使氧化还原反应所需要的能量大幅降低，从而降低起反应温度和完全转化温度。同时，采用纳米棒结构的二氧化铈作为指示催化剂，有利于降低起始反应温度，本实施例中，其起始反应温度降低至100℃，当其放置在火源附近时，通过基底层100的导热作用，使指示层200的温度快速达到起始反应温度以上，当火源因不完全燃烧产生一氧化碳气体时，一氧化碳气体通过连接料分子之间的孔隙进入指示层200，并与二氧化铈表面接触，两者发生氧化还原反应，二氧化铈失去氧原子被还原成具有氧空穴的三氧化二铈，以此同时，一氧化碳得到氧原子被氧化成二氧化碳，在这个过程中，二氧化铈的颜色由白色变为金黄色。由于三氧化二铈晶体存在氧空穴，其可吸附空气中的氧气，当氧空穴吸附氧原子后，三氧化二铈再度被氧化成二氧化铈，从而使反应持续进行。由于指示装置设置在火源附近，因而可在第一时间检测火源是否产生一氧化碳气体，火源附近的人可通过指示层200的颜色判断室内是否含有一氧化碳气体，从而决定是否采取防护措施。
实施例5
本实施例提供的一氧化碳指示装置与实施例4相似，不同之处在于：（1）指示油墨的连接料为甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物和丙烯酸丁酯-苯乙烯-丙烯酸羟乙酯共聚物的混合物，其重量百分比为1:1，（2）分散剂的含量为5份。
上述一氧化碳指示装置，由于指示层200中掺杂有锆离子，由于不同金属离子之间，其离子半径不同，或是价态不同，在晶格中形成不同的配位情况，通过产生晶格应力进而造成晶格扭曲缺陷，该扭曲缺陷有利于形成氧空穴，使氧化还原反应所需要的能量大幅降低，从而降低起反应温度和完全转化温度。同时，采用纳米棒结构的二氧化铈作为指示催化剂，有利于降低起始反应温度，本实施例中，其起始反应温度降低至100℃，当其放置在火源附近时，通过基底层100的导热作用，使指示层200的温度快速达到起始反应温度以上，当火源因不完全燃烧产生一氧化碳气体时，一氧化碳气体通过连接料分子之间的孔隙进入指示层200，并与二氧化铈表面接触，两者发生氧化还原反应，二氧化铈失去氧原子被还原成具有氧空穴的三氧化二铈，以此同时，一氧化碳得到氧原子被氧化成二氧化碳，在这个过程中，二氧化铈的颜色由白色变为金黄色。由于三氧化二铈晶体存在氧空穴，其可吸附空气中的氧气，当氧空穴吸附氧原子后，三氧化二铈再度被氧化成二氧化铈，从而使反应持续进行。由于指示装置设置在火源附近，因而可在第一时间检测火源是否产生一氧化碳气体，火源附近的人可通过指示层200的颜色判断室内是否含有一氧化碳气体，从而决定是否采取防护措施。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种一氧化碳指示装置，其特征在于，包括：
基底层；
指示层，所述指示层设于所述基底层上，所述指示层以质量份计，其原料组成包括：20份～50份的纳米二氧化铈以及30份～60份的连接料，其中，所述纳米二氧化铈掺有金属离子杂质；
所述金属离子与所述二氧化铈的摩尔数配比为10摩尔％～20摩尔％：40摩尔％～60摩尔％。
2.根据权利要求1所述的一氧化碳指示装置，其特征在于，所述金属离子选自镍离子、铜离子、钛离子及锆离子中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的一氧化碳指示装置，其特征在于，所述纳米二氧化铈粒径为10nm～200nm。
4.根据权利要求3所述的一氧化碳指示装置，其特征在于，所述连接料选自甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物或丙烯酸丁酯-苯乙烯-丙烯酸羟乙酯共聚物中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一氧化碳指示装置，其特征在于，所述基底层材料为导热系数大于30的材料。
6.根据权利要求5所述的一氧化碳指示装置，其特征在于，所述基底层材料选自铝、锌、铜、铁中的任意一种。
7.根据权利要求6所述的一氧化碳指示装置，其特征在于，所述基底层远离所述指示层的一侧设有隔热层。
8.根据权利要求1所述的一氧化碳指示装置，其特征在于，还包括胶粘层，所述胶粘层设于所述基底层远离指示层的一侧。
9.根据权利要求8所述的一氧化碳指示装置，其特征在于，还包括离型层，所述离型层设于所述胶粘层远离所述基底层的一侧。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10194742A (ja) * 1996-12-27 1998-07-28 Anan Kasei Kk ジルコニウム−セリウム系複合酸化物及びその製造方法
US6143203A (en) * 1999-04-13 2000-11-07 The Boc Group, Inc. Hydrocarbon partial oxidation process
CN1554480A (zh) * 2003-12-29 2004-12-15 南开大学 CuO/CeO2催化剂的制备及在CO氧化中的应用
CN103003198A (zh) * 2010-10-26 2013-03-27 三井金属矿业株式会社 一氧化碳的制造方法及制造装置
CN108975380A (zh) * 2018-09-29 2018-12-11 合肥工业大学 一种纳米二氧化铈分散液的快速制备方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1261079A (en) * 1968-02-16 1972-01-19 Auergesellschaft Gmbh Improvements in or relating to atmosphere-testing devices
DE4100915A1 (de) * 1991-01-15 1992-07-16 Bosch Gmbh Robert Sensor fuer die bestimmung von kohlenmonoxid
US5580535A (en) * 1994-07-07 1996-12-03 Engelhard Corporation System and method for abatement of food cooking fumes
JPH10239276A (ja) * 1996-12-27 1998-09-11 Ngk Insulators Ltd 一酸化炭素ガスセンサおよび同センサを用いた測定装置
KR20010033717A (ko) * 1997-12-31 2001-04-25 알프레드 엘. 미첼슨 질소 산화물 검출을 위한 금속 산화물 센서
US20040025895A1 (en) * 2001-08-31 2004-02-12 Ping Li Oxidant/catalyst nanoparticles to reduce tobacco smoke constituents such as carbon monoxide
GB0323417D0 (en) * 2003-10-07 2003-11-05 Boc Group Plc Electrochemical sensor
US20050186117A1 (en) * 2004-02-19 2005-08-25 Hiroyuki Uchiyama Gas detecting method and gas sensors
US8435918B2 (en) * 2006-03-15 2013-05-07 University Of Utah Research Foundation Composite ceria-coated aerogels and methods of making the same
US8691520B2 (en) * 2011-06-09 2014-04-08 Clarkson University Reagentless ceria-based colorimetric sensor
CN104849263B (zh) * 2015-04-20 2017-08-15 北京联合大学 快速测定甲醛和一氧化碳的催化发光敏感材料
EP3404686B1 (en) * 2017-05-18 2020-07-08 General Electric Technology GmbH A circuit breaker comprising a ceria-based catalyst for co conversion into co2
CN107286752A (zh) * 2017-07-04 2017-10-24 厦门麓山新材料科技有限公司 一种水蒸气敏感的变色油墨及湿敏防伪标签
KR102162974B1 (ko) * 2018-10-17 2020-10-07 창원대학교 산학협력단 용매열 합성법을 이용한 금속이온 도핑 세리아의 제조방법
CN111044511A (zh) * 2019-12-27 2020-04-21 华南理工大学 一种基于变色纳米材料的比色试纸片及其制备方法和应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10194742A (ja) * 1996-12-27 1998-07-28 Anan Kasei Kk ジルコニウム−セリウム系複合酸化物及びその製造方法
US6143203A (en) * 1999-04-13 2000-11-07 The Boc Group, Inc. Hydrocarbon partial oxidation process
CN1554480A (zh) * 2003-12-29 2004-12-15 南开大学 CuO/CeO2催化剂的制备及在CO氧化中的应用
CN103003198A (zh) * 2010-10-26 2013-03-27 三井金属矿业株式会社 一氧化碳的制造方法及制造装置
CN108975380A (zh) * 2018-09-29 2018-12-11 合肥工业大学 一种纳米二氧化铈分散液的快速制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CO2 Reverse Water-Gas Shift Reaction on Mesoporous M-CeO2 Catalysts;Bican Dai等;《THE CANADIAN JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING》;20161121;第95卷(第4期);634-642 *

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