[發明專利]以BiFeO3為敏感電極的CeO2基混成電位型丙酮傳感器、制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201810583209.3
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN108760848A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 盧革宇;劉彤;梁喜雙;劉鳳敏;劉方猛;孫鵬;高原;閆旭
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉世純;王恩遠

1.一種以BiFeO₃為敏感電極的CeO₂基混成電位型丙酮傳感器，依次由帶有Pt加熱電極的Al₂O₃陶瓷板、CeO₂基板、Pt參考電極和敏感電極組成；參考電極和敏感電極彼此分立且對稱地制備在CeO₂基板上表面的兩端，CeO₂基板下表面與帶有Pt加熱電極的Al₂O₃陶瓷板粘結在一起；其特征在于：敏感電極材料為BiFeO₃，且由如下方法制備得到，

稱取Bi(NO₃)₃·5H₂O和Fe(NO₃)₃·9H₂O，分別溶解于去離子水中，均勻混合在一起形成混合溶液；向該混合溶液中逐滴加入檸檬酸并攪拌均勻；然后，將上述混合溶液在70～90℃下攪拌2～4小時得到濕凝膠；將所得濕凝膠在80～90℃空氣中烘干得到易碎的干凝膠；最后把干凝膠破碎研磨，并在600～900℃條件下燒結2～4小時，得到BiFeO₃敏感電極材料粉末；其中，Bi(NO₃)₃·5H₂O和Fe(NO₃)₃·9H₂O的用量摩爾比為0.5～1：0.5～1，檸檬酸和總金屬離子的摩爾比為0.5～1.5：1。

2.權利要求1所述的一種以BiFeO₃為敏感電極的CeO₂基混成電位型丙酮傳感器的制備方法，其步驟如下：

(1)制作Pt參考電極：在CeO₂基板上表面的一端靠近邊緣處制備15～25μm厚的條狀Pt作為參考電極，將對折的Pt絲用Pt漿粘在參考電極的中間位置作為電極引線；在CeO₂基板上表面的另一端靠近邊緣處與參考電極對稱的位置為制備敏感電極的區域，將對折的Pt絲用Pt漿粘在該區域CeO₂基板的中間位置作為電極引線，然后將CeO₂基板在紅外燈下烘烤1～2小時，再將CeO₂基板在900～1100℃下燒結0.5～1.5小時，使電極引線牢固地粘在參考電極和CeO₂基板上，最后降至室溫；

(2)制作BiFeO₃敏感電極：將BiFeO₃敏感電極材料粉末和去離子水混合形成漿料，BiFeO₃敏感電極材料粉末的質量濃度為2～20％；蘸取BiFeO₃漿料在CeO₂基板上表面制備敏感電極的區域用涂抹的方式制備15～30μm厚的條狀敏感電極；

(3)將上述制備有參考電極和敏感電極的CeO₂基板在600～900℃下燒結1～3小時；

(4)使用無機粘合劑將CeO₂基板下表面和帶有Pt加熱電極的Al₂O₃陶瓷板粘結在一起；

(5)將粘合好的器件進行焊接、封裝，從而制作得到以BiFeO₃為敏感電極的CeO₂基混成電位型傳感器。

3.如權利要求1所述的一種以BiFeO₃為敏感電極的CeO₂基混成電位型丙酮傳感器的制備方法，其特征在于：量取水玻璃(Na₂SiO₃·9H₂O)2.5～4.5mL，并稱取Al₂O₃粉體0.5～1.0g，將水玻璃與Al₂O₃粉體混合并攪拌均勻，制得所需無機粘合劑。

4.如權利要求1所述的一種以BiFeO₃為敏感電極的CeO₂基混成電位型丙酮傳感器的制備方法，其特征在于：高溫燒結時的升溫速率選擇為1～2℃/min。

5.權利要求1所述的一種以BiFeO₃為敏感電極的CeO₂基混成電位型丙酮傳感器在大氣環境或糖尿病酮癥酸中毒檢測中丙酮濃度的應用。