LaF3固体电解质气敏元件对SO2敏感性的研究

以氟化镧(掺杂)的单晶片和多晶电解质管分别作为固体电解质,Sn 、SnF2为参比电极,Pt网为待测电极,构成Sn, SnF2 LaF3 Pt气体敏感元件.在温度范围303.15～351.15 K下对不同浓度的SO2 作了敏感性的研究(氩气为稀释气体).实验发现以氟化镧单晶构成的电池比多晶电池响应的快,单晶电池可以在5 min内响应.测定了两种电池在不同温度、浓度范围内,电动势EMF同温度、气体分压的对数lg PSO2 关系:单晶气敏元件在实验的温度范围内EMF随温度、浓度的变化较为灵敏;而多晶气敏元件在温度高时变得不灵敏;EMF同lg PSO2拟合,线性关系较好,说明二者在实验条件下能较好的服从能斯特规律.     

基于中红外QCL的痕量CO气体传感器

为了减少CO爆炸给国民经济造成的巨大损伤,提出了一种能够快速地监测环境空气中痕量CO的气体传感器。由于CO分子基频吸收谱带的吸收线强要比泛频带和组合频带的吸收线强高出2～3个数量级,选择激射中心波长为4.65μm中红外量子级联激光器（QCL）作为光源,同时再配合长光程Herriott气室提高了CO体积分数检测下限。同时,该传感器采用单光源双探测器差分光学结构,消除了电调制光源所带来的不稳定性。实验表明：该传感器CO体积分数检测下限为2×10-6,并且操作人员可以通过替换在不同波长下运行的中红外QCL来测量其它气体。     

基于光声光谱的变压器油中溶解气体监测系统

油中溶解气体分析技术可有效发现变压器的潜在故障,设计的基于气体光声光谱检测原理的变压器油中溶解气体检测系统,可对溶解于变压器绝缘油中的CO和CO2的体积分数进行检测.系统采用红外光源,窄带滤光片,小体积非共振式光声池与驻极体麦克风进行测量,其中斩波器的调制频率为15Hz,其对CO体积分数测量的极限灵敏度为3 ×10-6,对CO2的体积分数测量的极限灵敏度为10×10-6.该系统在满足变压器油中溶解气体分析与判断导则的同时,拓展了变压器油中溶解气体的测量手段,对维护变压器安全运行具有积极意义.     

Study on gas-sensing optical properties of SnO2 : Ti thin film prepared by sol-gel method

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法制备掺钛SnO2薄膜,通过制备过程中变化不同质量分数的钛掺杂来制备3种不同质量分数(5％,10％,15％)的掺钛SnO2薄膜.在常温下对膜片在丙酮、甲烷气氛中进行气敏光学特性测试.结果表明:掺钛SnO2薄膜在常温下对不同的测试气体具有不同的反应,并且薄膜的灵敏度与掺杂量有关;质量分数为5％钛掺杂SnO2薄膜在丙酮气氛下的灵敏度在1300～2 500 nm波长范围保持在13％左右,而质量分数为15％钛掺杂SnO2薄膜在甲烷气氛下的灵敏度在1 700～2 300 nm范围内保持在7％左右.     

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SnO2-La2O3掺杂的敏感材料CO2气敏特性研究

以半导体氧化物SnO2为基体材料加入40％的活性La2O3材料,制备出了对CO2具有敏感性的气体敏感材料,其检测体积分数范围为(0～5000) ×10-6.实验结果表明:在SnO2-La2O3敏感材料的基础上掺杂适量CeO2,Ag2O,SiO2等氧化物,不仅提高了其对CO2气体的灵敏度,而且可以提高其稳定性,从而大大改...     

新型有机/无机触压传感器材料的制备及性能的研究

以硅橡胶做为基体,通过掺杂导电碳黑和Al2O3纳米粉制成了富有弹性、导电性好、稳定性优良的复合材料,找出了材料导电性突变时碳黑掺杂的体积分数为38%;并对碳黑体积分率不同时的复合材料进行了压阻特性的测量,发现随着材料中碳黑体积分率的增加,材料的弹性变差;进一步利用超声波分散技术将Al2O3纳米粉分散到材料当中,发现纳米粉的加入改善了材料的导电性能和弹性性能.文章最后计算了材料的压阻灵敏度,发现所制备材料的压阻灵敏度可达1.5 Ω/Pa.     

CO-C7H8双功能一体化固体电解质气体传感器的研制

采用溶胶-凝胶法合成NASICON固体电解质,并以NASICON为基体材料,Y2O3及ZnTiO3为敏感电极制作管式CO-C7H8双功能一体化气体传感器。研究表明,在350~450℃时,CO及C7H8浓度在(5~50)×10-6体积分数范围内,器件的EMF值与CO和C7H8浓度的对数分别呈现较好的线性关系。器件在400℃时对CO和C7H8的灵敏度分别为-40和64mV/decade。并且器件在此温度下表现出较好的选择性和响应恢复特性。     

BP神经网络在红外CO2体积分数测量中的应用

环境温度对CO2气体体积分数测量的影响是不可忽视的.在CO2体积分数测量中加入温度补偿有助于提高测量装置的精度和有效性,但这很难用传统的数学模型进行温度补偿.反向传播(BP)神经网络特别适用于建立非线性温度补偿网络模型.在实际应用中证明:该方法得到了良好的效果,使CO2气体体积分数测量结果更加准确、稳定.     

预测煤自燃的复合气体指标优选实验研究

通过煤程序升温氧化实验对比分析了不同干空气流量、氧气浓度下复合气体指标的变化规律,实验结果表明:在不能确定干空气流量的情况下,应选取φ(O_2)/(φ(CO)+φ(CO_2))作为预测煤自燃的气体指标;煤温在100℃以下时,φ(O_2)/(φ(CO)+φ(CO_2))可作为预测煤自燃的气体指标;煤温超过100℃时,φ(C_2H_4)/φ(CH4)和φ(CO)/φ(CO_2)可作为预测煤自燃的气体指标;煤温超过160℃且氧气体积分数为5%左右时,φ(C_2H_4)/φ(CO)也可作为预测煤自燃的气体指标。     

固体电解质SO2气体传感器的特性研究

采用溶胶-凝胶法合成NASICON固体电解质及ZnSnO3复合金属氧化物材料,并以NASICON为基体材料,ZnSnO3为敏感电极制作管式SO2气体传感器。研究表明,在325-430℃时,SO2浓度在（5～50）×10^-1体积分数范围内,器件的EMF值与SO2浓度的对数呈现较好的线性关系。器件在375℃时对SO2的灵敏度达到255mV／decade,并且器件在此温度下表现出较好的选择性和响应恢复特性。最后对其敏感机理进行了分析。     

Li2CO3-YSZ-SrCO3敏感电极的CO2电化学传感器研究

借助X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)分析方法,研究以Li2CO3-YSZ-SrCO3作为敏感电极的氧化锆(YSZ)固体电解质CO2传感器.结果表明,在实验条件(450℃,CO2浓度(34 100 ～ 576 800)×10-6)下,传感器对CO2浓度变化具有准确、快速的响应.Li2CO3-YSZ-SrCO3电极烧制温度对其性能有影响.750℃烧制时,ZrO2与Li2CO3和SrCO3反应较充分;725℃烧制时,反应较浅.比较而言,725℃烧制的传感器响应较好.     

采用BaCO_3—Li_2CO_3作电极的固体电解质CO_2传感器

采用NASICON(Na离子导体)与BaCO_3-Li_2CO_3电极相结合的方式,使新型CO_2传感器得到发展。据观察,其响应时间以及抗水湿性能都有了提高。对于CO_2浓度在1×10~(-4)～0.5这样宽的范围内,500℃时测得的电动势与能斯特方程符合的很好。该元件几乎不受共存的H_2S(10~(-4)),NO_2(10~(-4)),CO(10~(-4)),SO_2(10~(-4)),C_2H_5OH(10~(-4))、CH_4(5×10~(-3))以及NH_3(2×10~(-3))的影响。     

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.     

Ce_(0.95)Ca_(0.05)F_(3-x)固体电解质氧传感器的研究

本文研究了Ce_(0.95)Ca_(0.05)F_(3-x)固体电解质及其氧传感器的制备和性质。在150℃时,Po_2在10~(-2)～10~(-1)MPa范围内传感器件的电位变化正比于Po_2的对数值。同时研究了不同参比电极和敏感电极对传感性能的影响。以Bi+BiF_3为参比电极时,EMF值稳定较快;当Pd作为敏感电极时,传感元件的响应较快;以RuO_2作敏感电极时,传感器件较灵敏。文章还讨论了敏感机理。     

Development of high sensitivity potentiometric NOx sensor and its application to breath analysis

Using a combination of similar potentiometric sensors connected in series, a strategy for measuring NO at ppb concentrations has been demonstrated. Sensors numbering from 2 to 20 were fabricated, with each sensor based on YSZ electrolyte with WO₃ sensing electrode and Pt-zeolite/Pt as the reference electrode. Use of a catalytic filter allows for the cancellation of interferences due to oxidizable gases, such as CO. The optimum operating temperature of the filter and sensor was determined to be 250 and 425 °C, respectively. For human breath samples, the interference from water was acute enough that only scrubbing through a dry ice/acetone bath led to adequate performance for detection of NO in the 5-80 ppb range with a 20-sensor array. A more practical strategy suitable for clinical analysis was demonstrated by using water saturated air as the background gas. A linear calibration curve in the range suitable for use in clinical analysis is demonstrated.     

CO气体对极限电流型氧传感器特性的影响

研究了CO气体对极限电流型氧传感器特性的影响,将小孔型极限电流型氧传感器放置在不同CO体积分数的环境中进行了电学性能测试。实验结果表明:在CO-O2-N2环境中,O2体积分数分别为7.5%,10%,CO体积分数在0.75%～4.25%变化时,传感器的电压—电流特性曲线均有良好的极限电流平台,且极限电流IL随着CO体积分数的增大而减小。理论分析在CO-O2-N2环境中IL与-ln(1-(XO-47XCO))有良好的线性关系,且该传感器对CO的上升响应时间与下降响应时间分别在10 s和15 s以内。     

Solid-state potentiometric SO2 sensor combining NASICON with V2O5-doped TiO2 electrode

A compact tubular sensor based on NASICON (sodium super ionic conductor) and V₂O₅-doped TiO₂ sensing electrode was designed for the detection of SO₂. In order to reduce the size of the sensor, a thick-film of NASICON was formed on the outer surface of a small Al₂O₃ tube; furthermore, a thin layer of V₂O₅-doped TiO₂ with nanometer size was attached on the NASICON as a sensing electrode. This paper investigated the influence of V₂O₅ doping and sintering temperature on the characteristics of the sensor. The sensor attached with 5 wt% V₂O₅-doped TiO₂ sintered at 600 °C exhibited excellent sensing properties to 1–50 ppm SO₂ in air at 200–400 °C. The EMF value of the sensor was almost proportional to the logarithm of SO₂ concentration and the sensitivity (slope) was −78 mV/decade at 300 °C. It was also seen that the sensor showed a good selectivity to SO₂ against NO, NO₂, CH₄, CO, NH₃ and CO₂. Moreover, the sensor had speedy response kinetics to SO₂ too, the 90% response time to 50 ppm SO₂ was 10 s, and the recovery time was 35 s. On the basis of XPS analysis for the SO₂-adsorbed sensing electrode, a sensing mechanism involving the mixed potential at the sensing electrode was proposed.