PVP/Pd/IrO2电化学修饰电极的研究及其应用

本文研制了一种新型的 PVP/Pd/IrO_2电化学修饰电极。在 Pt 电极表面先后修饰 PVP(Poly VinylPyridine)及 Pd/IrO_2,该修饰电极对 HSO_3~-有良好的催化氧化作用;同时,在恒电位+0.6V 条件下,以该修饰电极与 Ag/AgCl 电极,Pt 对电极组成的气体传感器,对 SO_2也有良好的响应,预计在环境监测及环境保护等领域有应用前景。     

抵偿型CO传感器的制备及性能研究

以质量分数0.3的In2O3掺杂ZnO电极材料作为敏感电极,Pt为参比电极,在1200℃下烧结制备了(ZnO+质量分数0.3的In2O3)/YSZ/Pt结构的CO传感器。保持O2的体积分数为5%不变,在450℃~550℃下测试其对浓度为2×10-4的CO气体的响应。实验表明,工作温度为500℃时,传感器的响应值达到最大(-59 mV),接近未掺杂之前的两倍,使得传感器的灵敏度得到极大极高。为了克服C3H6气体的干扰(响应值在-50 mV以上),借鉴混合电位理论,用柱状形貌Cr2O3材料替代Pt做参比电极制备了抵偿型CO传感器,并测试其敏感性能。结果表明,该传感器对CO的响应值只减小了-11 mV(为-48 mV),而对C3H6的响应则呈现出大幅度衰减(-10 mV以下),明显提高了传感器的选择性。最后,对此现象,我们采用相应的传感器敏感机理进行了探讨。     

基于金纳米材料传感器的CO气体敏感特性研究

CO作为变压器故障特征气体的典型代表,是检测大型变压器故障的重要参考指标。以金纳米材料传感器为主要研究对象,实验设定在50℃和60℃的条件下,改变CO浓度,对金纳米材料传感器的敏感特性进行测量,并将测量数据和碳纳米材料传感器的单值敏感特性的实测数据进行对比,得出金纳米材料传感器对CO气体敏感特性更具优势。     

固体电解质电位型CO气体传感器的研究

以NASICON(钠超离子导体)固体电解质为离子导电层,Y2O3为敏感电极研制了一种用于测定CO的电化学气体传感器.结果表明,器件对(5～50)×10-6范围内的CO具有较好的敏感特性.在400℃下,器件对CO的灵敏度为-45 mV/decade.并且器件对CO具有较高的选择性和良好的响应恢复特性.     

新型电化学CO气体传感器的研制

研制了一种用于测定CO的新型电化学式气体传感器,即把多壁碳纳米管自组装到铂微电极上,制备多壁碳纳米管粉末微电极,其电极在氧化过电位为+700mV时,对CO具有显著的电化学催化效应。以其电极为工作电极,Ag/AgCl为参比电极,Pt丝为对比电极,多孔聚四氟乙烯膜作为透气膜制成传感器。其传感器响应时间短、重复性好,能用于环境监测和控制。     

Li2CO3/YSZ电极制备方法对CO2传感器性能的影响

借助X射线衍射和扫描电镜,研究烧结、熔融和承载三种典型Li2CO3/YSZ敏感电极制作方法对CO2传感器性能的影响.结果表明,三种方法均能制备出致密的Li2CO3/YSZ敏感电极薄膜,并在实验条件(500℃,CO2浓度范围(318～576800) ×10-6)下对待测气体中的CO2具有准确的响应;熔融法制作的电极薄膜颗粒较其他两种方法大,且由于电极体系中涉及Li2ZrO3和Li2CO3的相互转化反应,使得传感器长时间稳定性受到影响.     

基于纳米沸石分子筛薄膜的新型气体传感器

研究了一种基于纳米沸石分子筛Ag+ZSM 5的新型气体传感器。该传感器利用纳米沸石分子筛Ag+ZSM 5对丙酮分子有较好的选择性和石英晶体振荡器对微小质量改变的高度灵敏性的特性设计并制作了对丙酮敏感的气体传感器。研究结果发现,采用ZSM 5型分子筛并用Ag+对该分子筛进行修饰可以提高对丙酮气体的响应,而对乙醇的响应较小。对不同浓度的丙酮气体的测试表明:在较低的丙酮气体浓度(0.67μmol/L)下,传感器表现出良好的响应,检测灵敏度较高,可达到44.8Hz/(μmol·L-1)。同时,该传感器具有良好的可逆性、重复性。     

一种抗氢气干扰的CO传感器

设计了一种抗氢气干扰的CO气体传感器,该传感器以半导体SnO2为敏感基材,采用三电极直热式结构、脉冲方波供电方式。研究了传感器的工作电压、采样时间对传感器灵敏度与抗干扰特性的影响。结果表明:0.3V工作电压、20s的采样时间,传感器灵敏度为10左右,抗氢气干扰系数达100以上。     

一种混合气体与温度同时检测的传感器阵列

针对主要烟气污染物气体一氧化氮NO/二氧化硫SO₂监测存在的温漂大、温度补偿系统体积大、成本高的问题,采用MEMS工艺,研制了一种三电极碳纳米管传感器阵列。该阵列由三个不同极间距的传感器构成,分别检测NO、SO₂浓度及温度。研究了极间距、气体浓度和温度对传感器的影响,分析了传感器对气体浓度和温度的敏感机理。三个传感器在不同的气体浓度、不同的温度下,具有不同的单值敏感特性。传感器重复性好、灵敏度高;阵列可以不分离混合气体,直接检测NO、SO₂成分及温度,具有温度补偿的功能,能够用于解决烟气污染物检测在工作温度变化时存在的误报问题。     

CO2气氛中界限电流型氧传感器输出特性的研究

本文对钇稳定ZrO2界限电流型氧传感器在高CO2低O2浓度气氛中的输出特性进行了研究.研究结果显示: 在高CO2低O2 浓度气氛中,给界限电流型氧传感器施加0.4～0.7 V范围工作电压时,输出电流出现了第一饱和输出平台,且饱和输出电流与氧浓度的关系符合经典的理论公式;但当工作电压增加后,输出电流急剧增加,并在1.1～1.3 V和1.5～1.7 V工作电压范围内出现了第二和第三饱和输出平台.为此,本文尝试采用新的假设机理:在较高工作电压下,气体中的CO2在氧传感器Pt电极表面,气体中的CO2可能催化分解产生出附加新的氧分子浓度的设想的假设机理对试验数据进行了合理解释.同时也发现,由于N2的存在,会提高延迟了工作电压促使CO2产生分解的电压的作用.     

Ag~+-β″-Al_2O_3固体电解质SO_x气体传感器

本文报道了,采用 Na~+-β~"-Al_2O_3的银离子交换获得以银离子为导体的固体电解质。以金属银为固体参比电极,多孔铂为工作电极而制成原电池型全固态SO_x气体传感器: Pt,Ag|Ag~+-β~"-Al_2O_3|porous Pt,SO_x,O_2,Pt并分别以动态和静态方式评价系统对片状和管状两种形式传感器元件的测试结果。研究表明,在400℃至800℃区间,当SO_2浓度为10～10~5ppm时,元件的气敏响应与理论值相当符合,动态响应时间小于1min。 经优化设计,该传感器有良好的热力学稳定性,克服了以往体系的缺点,可望研制开发为实用、灵敏、快速的SO_x传感器。     

基于PVDF膜的QCM对DMMP的气敏特性研究

神经性毒剂是化学战剂的重要分支.为了检测神经性毒剂模拟剂甲基膦酸二甲酯(DMMP),使用毛细管在压电石英晶体(QCM)的电极上滴涂上不同质量的聚偏氟乙烯(PVDF)溶液,干燥后作为敏感膜.室温下测试QCM对不同浓度的DMMP的响应情况,发现QCM的频率变化与气体浓度有着良好的线性关系.该实验结果表明,PVDF可以作为检测DMMP的很好的敏感材料.     

Au-In2O3 CO气体传感器的性能与机理研究

为了探讨氧化铟气体传感器的CO气敏性能和气敏机理,分别用化学沉淀法和浸渍法制备了未掺杂和金掺杂的氧化铟气敏材料,利用XRD和TEM对合成产物进行了表征.采用静态配气法测试了合成材料的气敏性能,利用气相色谱在线测试了CO在气敏材料表面的催化氧化产物,根据气敏性能与催化氧化结果研究了金掺杂氧化铟的气敏机理.实验结果表明:以2%质量比的金掺杂氧化铟对一氧化碳的反应有较高的灵敏度和选择性.根据金掺杂氧化铟对CO的催化氧化性能与气敏性能基本一致的结果,提出了金对氧化铟的CO增敏机理为化学增敏作用.     

Hydrogen sensor based on antimonium pentoxide-phosphoric acid solid electrolyte

A solid composite electrolyte with high proton conductivity based on antimonium pentoxide with additives of phosphoric acid has been obtained. A potentiometric solid-state gas sensor using this electrolyte has been developed for detecting small amounts of hydrogen (10–2000 ppm) in gas mixtures at ambient temperature. The sensor consists of the reference electrode: Ag or Ag/(Ag + Ag₂SO₄), the solid composite electrolyte and H₂-sensitive electrode: Pt or Pd. The electromotive force (e.m.f.) of the sensor varies logarithmically with H₂ concentration for hydrogen partial pressures in the range 100–2000 ppm and depends on the oxygen partial pressure. The slope of e.m.f.-log(pH₂) dependence is 170 and 200 mV for Pt and Pd, respectively, which exceeds the Nernst value, presumably due to the formation of a mixed potential. The sensor can operate at a wide range (20–95%) of a relative humidity.     

Pt/Ni—氧化石墨烯修饰电极用于莱克多巴胺测定

将石墨烯作为基底材料修饰到玻碳电极上,并在其表面沉积Pt/Ni二元金属制得定量检测莱克多巴胺的电化学传感器。探讨了石墨烯表面金属合金沉积时间和样品富集时间等条件对传感器性能的影响。在最优条件下,测定莱克多巴胺的浓度线性范围为1.98×10-7～2.67×10-4mol/L,其检测限为6.66×10-8mol/L。实验结果表明:该传感器灵敏度高、稳定性好。     

掺杂PdO敏感电极对丙烯的气敏性能研究

为了研究并提升氧化钯(PdO)敏感电极的气敏性能,采用Ni,La和Mg元素对PdO进行掺杂.通过掺杂前后PdO的表征实验对比,发现掺杂作用不仅改变晶格参数,同时也影响晶体中的缺陷.在对丙烯气敏测试中,Ni和La掺杂的PdO敏感电极提高了传感器气敏灵敏度.对于掺杂提高气敏响应的机理,我们根据不同元素掺杂对PdO气敏反应的不同作用,讨论了氧化物缺陷对PdO催化活性的影响.晶体中的氧缺陷可以提高氧化物的催化活性,使传感器具有较高的灵敏度.具有掺杂PdO敏感电极对氧气和多种气体的选择性测试,表现出对丙烯气体具有较高的选择性.     

Diesel engine dynamometer testing of impedancemetric NOx sensors

Prototype solid-state electrochemical sensors using a dense gold sensing electrode, porous yttria-stabilized zirconia (YSZ) electrolyte, and a platinum counter electrode (Au/YSZ/Pt) were evaluated for measuring NO_x (NO and NO₂) in diesel exhaust. Both electrodes were exposed to the test gas (i.e., there was no reference gas for the counter electrode). An impedancemetric method was used for NO_x measurements, where the phase angle was used as the response signal. A portion of the tailpipe exhaust from the dynamometer test stand was extracted and fed into a furnace containing the experimental sensor. The prototype sensor was tested along with a commercially available NO_x sensor. Simultaneous measurements for NO_x, O₂, CO₂, H₂O, CO, and CH₄ in a separate feed stream were made using Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and an oxygen paramagnetic analyzer. The experimental sensor showed very good measurement capability for NO in the range of 25-250 ppm, with a response paralleling that of the FTIR and commercial sensor. The prototype sensor showed better sensitivity to NO_x at the lower concentration ranges. O₂ is an interferent for the experimental sensor, resulting in decreased sensitivity for measurement of NO_x. Methods to overcome this interference are discussed.     

PPB级锆基安培型NO气体传感器性能的研究

采用丝网印刷技术制备了以In2O3为敏感电极的锆基安培型三电极NO传感器用以探测10-9级NO气体。用X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）对该传感器进行了理化分析;通过测量其在不同温度和不同NO浓度的气氛中的伏安特性曲线和时间响应曲线,研究了传感器的电流输出信号和NO浓度的关系以及时间响应特性。实验表明：在350℃~500℃测试温度范围内,极化电压为-60 mV,NO浓度变化为0~900×10-9时传感器响应电流的变化值Δcurrent和NO浓度之间存在较好的线性关系并且传感器在400℃时响应值最大。在被测气体总流量为100 cm3/min时,传感器信号90%的响应和恢复时间分别为18 s和12 s。传感器信号不受CO2浓度变化的影响,传感器的响应信号在测试时间里具有较好短期稳定性,但长期稳定性有待进一步提高。本文还采用阻抗谱分析方法对传感器的响应机理进行了初步的探索。