[發(fā)明專利]一種低功耗高靈敏度的固體電解質(zhì)傳感器的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710039309.5
• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN106770584B
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 刁泉;焦明立;曹健;張旺璽;楊凱;任東雪;張彩云;李曉闖;穆學(xué)良
• 申請（專利權(quán)）人: 中原工學(xué)院
• 主分類號: G01N27/407
• 分類號: G01N27/407
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 張紹琳;孫詩雨

1.一種低功耗高靈敏度的固體電解質(zhì)傳感器的制備方法，其特征在于，步驟如下：

（1）通過在基板上涂覆一條蛇形的鉑漿帶，于1300℃燒結(jié)，形成一條蛇形鉑電極，在電極兩端分別黏上一根鉑絲；

（2）在步驟（1）中得到的基板的另一面，涂覆第一鉑漿帶和第二鉑漿帶，完成鉑漿帶基板的制備；

（3）將并列排布的固體電解質(zhì)中空纖維風(fēng)干，1300℃燒結(jié)，完成固體電解質(zhì)中空纖維的制備；

（4）將敏感電極材料涂覆在步驟（3）制備的固體電解質(zhì)中空纖維的敏感電極端，在敏感電極外涂覆上一圈鉑漿帶，在固體電解質(zhì)中空纖維的參考電極端也涂覆一圈鉑漿帶，完成涂覆有敏感電極和參考電極的固體電解質(zhì)中空纖維的制備；

（5）將步驟（4）中制備的涂覆有敏感電極和參考電極的固體電解質(zhì)中空纖維，與鉑漿帶基板上涂覆有第一鉑漿帶和第二鉑漿帶的一面相固定，使敏感電極上的鉑漿帶與第一鉑漿帶相連接，參考電極上的鉑漿帶與第二鉑漿帶相連接，經(jīng)過1300℃燒結(jié)、固定，完成固體電解質(zhì)傳感器的制備；

所述電解質(zhì)傳感器包括基板和涂覆有敏感電極和參考電極的固體電解質(zhì)中空纖維，其中基板的一面設(shè)有鉑帶、加熱絲或加熱設(shè)備，基板的另一面涂有第一鉑漿帶和第二鉑漿帶，固體電解質(zhì)中空纖維上設(shè)有敏感電極端和參考電極端，固體電解質(zhì)中空纖維的敏感電極端與第一鉑漿帶相接，固體電解質(zhì)中空纖維的參考電極端與第二鉑漿帶相接；所述固體電解質(zhì)中空纖維的壁厚為200nm-1mm；

所述步驟（3）中，并列排布的固體電解質(zhì)中空纖維的制備如下：

a. 取一定量的N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮和聚醚砜，混合攪拌均勻至完全溶解形成聚合物溶液，之后向其中加入YSZ電解質(zhì)粉體，攪拌均勻得到鑄膜液，其中YSZ電解質(zhì)粉體：N-甲基吡咯烷酮：聚乙烯吡咯烷酮：聚醚砜的質(zhì)量比為：4.5:3.5:0.3:0.7；YSZ中釔的摻雜量為1-12 wt%；

b. 向中空纖維紡絲設(shè)備的噴絲頭的內(nèi)環(huán)中注入去離子水作為內(nèi)軸，然后將鑄膜液注入紡絲裝置的儲料罐中，連接噴絲頭的外環(huán)，真空除氣泡后，進行紡絲，向接收紡絲的水箱中注入N-甲基吡咯烷酮，這樣從噴絲頭噴出的絲落入有N-甲基吡咯烷酮的水箱中，內(nèi)軸的水脫去，外軸的鑄膜液中溶劑脫去固化，形成并列排布的固體電解質(zhì)中空纖維。

2.如權(quán)利要求1所述的低功耗高靈敏度的固體電解質(zhì)傳感器的制備方法，其特征在于：所述基板的材質(zhì)為Al₂O₃、SiO₂、非導(dǎo)電的絕緣材料或涂覆有絕緣層的導(dǎo)電材料；所述基板為單層或多層結(jié)構(gòu)。

3.如權(quán)利要求1所述的低功耗高靈敏度的固體電解質(zhì)傳感器的制備方法，其特征在于：所述步驟（2）中，第一鉑漿帶為連續(xù)或間斷的。

4.如權(quán)利要求1所述的低功耗高靈敏度的固體電解質(zhì)傳感器的制備方法，其特征在于：所述步驟（4）中，敏感電極材料為金屬氧化物、復(fù)合金屬氧化物、Pt中的一種或多種，參考電極材料為貴金屬單質(zhì)或金屬氧化物中的一種或多種；固體電解質(zhì)中空纖維上涂覆敏感電極和參考電極后，再涂覆一層催化層；所述催化層為Pd，Ru，通過溶液浸漬法涂覆在敏感電極和參考電極上。