[發明專利]一種基于穩定氧化鋯電解質和ZnMoO4

有效

• 申請號: 201910747256.1
• 申請日: 2019-08-14
• 公開（公告）號: CN110455890B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 劉方猛;盧革宇;王靜;孫鵬
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N27/407
• 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

一種基于穩定氧化鋯電解質和ZnMoO₄敏感電極的全固態低濃度H₂S氣體傳感器檢測H₂S氣體的方法，屬于氣體傳感器技術領域。傳感器依次由條狀的ZnMoO₄敏感電極和Pt參考電極、平面型穩定氧化鋯基板、上表面帶有Pt加熱電極的Al₂O₃陶瓷基板組成；其中，條狀的Pt參考電極和ZnMoO₄敏感電極彼此分立且對稱地制備在穩定氧化鋯基板上表面的兩端，穩定氧化鋯基板下表面與帶有Pt加熱電極的Al₂O₃陶瓷基板通過無機粘合劑粘結在一起；將以上敏感單元焊接在六角管座上，制備得到H₂S氣體敏感器件。本發明以穩定氧化鋯作為離子導電層，利用具有高電化學催化活性的ZnMoO₄氧化物材料為敏感電極，實現在高溫條件下原位快速檢測低濃度硫化氫。

技術領域

本發明屬于氣體傳感器技術領域，具體涉及一種基于穩定氧化鋯電解質和ZnMoO₄敏感電極的全固態低濃度H₂S氣體傳感器檢測H₂S氣體的方法，主要用于高溫環境下H₂S氣體的原位監測。

背景技術

硫化氫(H₂S)是一種神經毒劑，也是一種易令人窒息和刺激性的氣體，有臭雞蛋的味道。一旦釋放到大氣中，將對周圍環境和人類生命健康造成嚴重危害。 H₂S的主要來源主要集中在天然氣廠、化工廠、水煤氣廠和冶煉廠排放的廢氣。因此，目前如何利用簡單、小型化、低成本的高溫氣體檢測裝置對上述廢氣中的 H₂S進行現場監測已成為一個非常重要的問題，具有非常重要的經濟效益和社會意義。

迄今為止，許多研究工作主要集中在通過設計不同功能的新型敏感材料來開發和制備工藝簡單、價格成本低廉、靈敏度優異、響應快速的H₂S氣體傳感器。在眾多已開發的H₂S氣體傳感器中，固體電解質型電化學傳感裝置在檢測低濃度 H₂S方面發揮了巨大的潛力。Yang等人利用質子交換膜(Nafion)和負載Pt-Rh納米顆粒的碳纖維敏感電極制備了一種室溫燃料電池型H₂S傳感器，用于0.1～200 ppm H₂S的檢測(Sens.Actuators B:Chem.2018,273,635–641)。雖然上述固體電解質型傳感器具有良好的傳感性能，但低溫工作的缺點是無法克服的。幸運的是，采用不同金屬氧化物敏感電極的穩定鋯基混合電位型H₂S傳感器具有在高溫、高濕和多種氣體共存等條件下穩定工作的能力，備受期待。Miura等人設計了一種管式電化學混合電位型H₂S傳感器，將穩定氧化鋯(YSZ)與WO₃傳感電極相結合，在400℃下對0.2～25ppm H₂S反應良好(Sens.Actuators B:Chem. 1996,34,367–372)。然而，基于混合電位原理的YSZ基H₂S傳感器的響應/恢復時間、檢測限、選擇性和靈敏度等方面仍有很大的提高空間，急需設計新的敏感電極材料構建全固態的穩定氧化鋯基H₂S傳感器，實現以上氣敏性能的改善。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于穩定氧化鋯電解質和ZnMoO₄敏感電極的全固態低濃度H₂S氣體傳感器檢測H₂S氣體的方法，以實現在高溫條件下原位快速檢測低濃度H₂S，促進這種傳感器在高溫原位H₂S檢測領域的實用化。本發明所得到的傳感器除了具有快速響應速度和高靈敏度外，還具有較低的檢測下限、很好的選擇性、濕度和高溫穩定性。