[發明專利]傳感器、傳感器的制備方法、氣體檢測系統及檢測方法

在審

• 申請號: 201711112890.5
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107831197A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 李福安;簡家文;金涵;鄒杰
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26;G01N27/28;G01N27/30;G01N27/416
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙)33226
• 代理人: 方小惠

1.一種傳感器，其特征在于包括從下到上依次設置的加熱層、固體電解質基層和電極層，所述的加熱層和所述的固體電解質基層均為立方體形狀，所述的固體電解質基層采用釔穩定氧化鋯生瓷片燒結而成，所述的固體電解質基層粘附在所述的加熱層上表面，將所述的固體電解質基層的長度記為l，寬度記為d，厚度記為h，其中，長度l的取值范圍為15-20mm，寬度d的取值范圍為5-10mm，厚度h的取值范圍為0.3-1.5mm，所述的加熱層的長度等于所述的固體電解質基層的長度，所述的加熱層的寬度等于所述的固體電解質基層的寬度，所述的加熱層與所述的固體電解質基層完全對齊貼合；

所述的電極層包括參比電極、對電極和敏感電極，所述的參比電極、所述的對電極和所述的敏感電極分別為大小尺寸相同的立方體形狀，將所述的參比電極的長度記為l₁，寬度記為d₁，厚度記為h₁，其中，長度l₁的取值范圍為寬度d₁的取值范圍為厚度記為h₁的取值范圍為所述的參比電極、所述的對電極和所述的敏感電極沿所述的固體電解質基層的長度方向依次間隔設置在所述的固體電解質基層的上表面上，所述的對電極的中心與所述的固體電解質基層的中心重疊，所述的參比電極與所述的對電極之間的間距等于所述的對電極和所述的敏感電極之間的間距，且該間距的取值范圍為1.5mm～2.5mm；所述的參比電極上設置有第一電極線，所述的對電極上設置有第二電極線，所述的敏感電極上設置有第三電極線；

在檢測包含多種氣體的混合氣體時，通過改變加載在所述的第一電極線和所述的第三電極線之間的偏置電壓，使所述的第二電極線和所述的第三電極線之間輸出相應偏置電壓下的響應電流信號，由此實現不同氣體的檢測。

2.一種權利要求1所述的傳感器的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)根據尺寸設計要求，選取相應尺寸的加熱層及釔穩定氧化鋯生瓷片；

(2)將釔穩定氧化鋯生瓷片進行燒結處理形成固體電解質基層；

(3)制備參比電極，具體制備過程為：先將氧化錳電極漿料采用絲網印刷技術印制于所述的固體電解質基層的上表面相應位置處，然后放入干燥箱中，在100℃條件下干燥10小時，接著放入高溫爐中在1400℃條件下煅燒2小時，最后自然冷卻至室溫后形成所述的參比電極，所述的氧化錳電極漿料通過將氧化錳粉體溶入高分子化學試劑中形成，其中氧化錳粉體與高分子化學試劑的質量比為1：1.5；

(4)制備對電極，具體制備過程為：先將Pt對電極漿料通過絲網印刷技術印制于所述的固體電解質基層的上表面相應位置處，然后放入干燥箱中，在100℃條件下干燥10小時，再放入高溫爐中在1200℃條件下煅燒2小時，自然冷卻至室溫后形成所述的對電極，所述的Pt對電極漿料通過將Pt漿料溶入高分子化學試劑中形成，其中Pt漿料與高分子化學試劑的質量比為2：1；

(5)制備敏感電極、第一電極線、第二電極線和第三電極線，具體制備過程為：將敏感電極漿料采用絲網印刷技術印制在所述的固體電解質基層的上表面相應位置處，然后在其表面引出一根Pt導線作為第三電極線，在所述的參比電極表面引出一根Pt導線作為第一電極線，以及在所述的對電極表面通過Pt漿料引出一根Pt導線作為第二電極線，接著放入干燥箱中在100℃條件下干燥10小時，再放入高溫爐中在800-1200℃煅燒2小時，自然冷卻至室溫，此時敏感電極、第一電極線、第二電極線和第三電極線形成，所述的敏感電極漿料通過將氧化鋅和氧化銦粉體的混合物溶解到高分子化學試劑中形成，所述的氧化鋅和氧化銦粉體的混合物由5-40wt％的氧化鋅和60-95wt％的氧化銦組成，氧化鋅和氧化銦粉體的混合物與高分子化學試劑的質量比為1：1.5。

(6)采用高溫陶瓷膠將所述的固體電解質基層的下表面與所述的加熱層上表面粘合在一起，傳感器制備完成。

3.根據權利要求2所述的一種傳感器的制備方法，其特征在于所述的高分子化學試劑由20wt％～30wt％的乙基纖維素和77wt％～80wt％的松油醇混合形成。