[發明專利]一種黑磷-TiO2

有效

• 申請號: 201911419080.3
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111141788B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 鞠劍峰;鞠一逸;章琴;袁航;于亞楠;黃佩琳;馮蕓英
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12;G01N27/30;G01N27/404;B82Y40/00;B82Y30/00;B82Y15/00
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• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種黑磷?TiO₂納米管/Ti敏感電極硫化氫傳感器，包括傳感器外殼和設置在傳感器外殼內的膜電極，電池外殼與膜電極之間為空氣室，膜電極內設置氣體反應室，膜電極由外至內為陰極擴散層、陰極催化劑層、Nafion膜和黑磷?TiO₂納米管/Ti敏感電極；陰極擴散層與傳感器外殼通過焊接點連接設置為陰極輸出端，黑磷?TiO₂納米管/Ti敏感電極與傳感器外殼通過焊接點連接設置為陽極輸出端，氣體反應室的頂端設置有帶擴散孔的氣體過濾帽以供待測硫化氫氣體通過；傳感器外殼上開設有與空氣室導通的空氣流通孔蓋，空氣室底部設置水排放孔，黑磷?TiO₂納米管/Ti敏感電極底部設置SO₂排放孔。本發明傳感器對硫化氫氣體具有良好的選擇性，抗中毒和抗干擾能力強。

技術領域

本發明涉及氣體傳感器技術領域，尤其涉及一種黑磷-TiO₂納米管/Ti敏感電極硫化氫傳感器。

背景技術

硫化氫氣體標準狀況下是一種酸性氣體，無色，低濃度時有臭雞蛋氣味，是養殖場主要臭味來源之一，汽車尾氣和工業廢氣中也產生硫化氫，其有劇毒，低濃度硫化氫對粘膜具有強刺激作用，如吸入少量高濃度硫化氫可致人死亡，硫化氫對環境中的人、畜健康產生很大影響。實時檢測、監控養殖場或其它環境中的硫化氫濃度，并及時處理必不可少。

硫化氫氣體檢測方法有硝酸銀比色法、氣相色譜法、碘量法、亞甲基藍法等，這些檢測方法需要大型分析儀器，體積大，價格高，操作復雜且耗時較長，不能滿足硫化氫氣體實時監控的要求。氣體傳感器具有小巧、廉價、易于操作控制的特點，因而被廣泛應用。

中國專利CN108872313A公開了一種以Pt-Rh/C為敏感電極的硫化氫氣體傳感器，但其不足之處是采用了貴金屬Pt、Rh作催化劑，成本較高，且Pt易中毒。中國專利CN105717168B公開了一種基于二氧化鈦納米薄片負載貴金屬硫化氫傳感器，中國專利CN106645309B公開了一種Co摻雜的TiO₂納米管陣列薄膜的硫化氫氣敏傳感器，中國專利CN108318542A公開了一種二氧化錫基氣敏材料及硫化氫氣體傳感器，都是主要通過利用傳感器吸附氣體后的電阻變化，測定電阻，但環境氣體復雜，傳感器對氣體的選擇性較差，抗干擾能力較差。另外部分傳感器采用貴金屬負載，成本較高，部分半導體傳感器工作溫度達到300 攝氏度以上，功耗較大，影響了其應用。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種黑磷-TiO₂納米管/Ti敏感電極硫化氫傳感器，能對硫化氫氣體具有良好的選擇性，具有較高抗中毒能力和抗干擾能力，且成本較低、零功耗、安全可靠、環境友好、無漏液、操作方便、簡單快捷。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種黑磷-TiO₂納米管/Ti敏感電極硫化氫傳感器，包括傳感器外殼和設置在所述傳感器外殼內的膜電極，所述傳感器外殼與所述膜電極之間為空氣室，所述膜電極內設置氣體反應室，其中所述膜電極由外至內為陰極擴散層、陰極催化劑層、Nafion膜和黑磷-TiO₂納米管/Ti敏感電極，所述黑磷-TiO₂納米管/Ti敏感電極為表面沉積有納米黑磷層的TiO₂納米管/Ti；

所述陰極擴散層與所述傳感器外殼通過焊接點連接設置為陰極輸出端，所述黑磷-TiO₂納米管/Ti敏感電極與所述傳感器外殼通過焊接點連接設置為陽極輸出端，所述氣體反應室的頂端設置有帶擴散孔的氣體過濾帽以供待測硫化氫氣體通過，在所述氣體過濾帽上設置有第一密封蓋；所述傳感器外殼上開設有與所述空氣室導通的空氣流通孔，所述空氣流通孔上設置第二密封蓋，所述空氣室底部設置水排放孔，所述黑磷-TiO₂納米管/Ti敏感電極底部設置SO₂排放孔。

優選的，所述陰極輸出端、所述陽極輸出端和所述氣體過濾帽采用不銹鋼、銅或鈦材料；