[發明專利]反尖晶石型Co2 有效
| 申請號： | 202010557595.6 | 申請日： | 2020-06-18 |
| 公開（公告）號： | CN111671427B | 公開（公告）日： | 2021-09-24 |
| 發明（設計）人： | 劉方猛;王彩冷;盧革宇;梁喜雙;王晨光;閆旭 | 申請（專利權）人： | 吉林大學 |
| 主分類號： | A61B5/08 | 分類號： | A61B5/08;G01N27/12 |
| 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 |
| 地址： | 130012 吉林省長春市*** | 國省代碼： | 吉林;22 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 尖晶石 co base sub | ||
一種以反尖晶石型Co2SnO4為敏感電極的YSZ基混成電位型H2S傳感器及其制備方法，屬于氣體傳感器技術領域。傳感器依次由帶有Pt加熱電極的Al2O3陶瓷板、YSZ基板、參考電極和敏感電極組成。其特征在于：參考電極為條形Pt，敏感電極為條形Co2SnO4，YSZ基板的上表面兩端對稱地分布著兩電極，YSZ基板的下表面與Al2O3陶瓷板粘結在一起。本發明以YSZ作為離子導電層，利用具有高電化學催化活性的反尖晶石型Co2SnO4為敏感電極，有效提升了H2S傳感器的氣敏性能。此外，傳感器能夠對健康人群和模擬口臭患者的呼出氣體表現出明顯的響應值差別，在醫學診療中口臭診斷方面展現出了重要的應用潛力。
技術領域
本發明屬于氣體傳感器技術領域，具體涉及一種以反尖晶石型Co2SnO4為敏感電極的YSZ基混成電位型H2S傳感器及其制備方法，該傳感器主要應用于醫療領域口臭呼吸的檢測。
背景技術
口臭患者在與他人進行交談時可能會感到尷尬，同時這也會造成他們對生活失去自信。除此之外，口臭可能是一些潛在疾病，比如牙齦炎、牙周炎等的預兆。據相關報道證實，80％～90％的口臭起源于口腔，而其主要原因是一些含硫氨基酸胱氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸會在口腔內被分解為惡臭揮發性硫化合物(VSC)，且硫化氫是其中產物之一。在醫學診斷方面，硫化氫可作為一種生物標記物用于檢測口臭，當人們呼出氣中H2S含量超過0.1ppm，即可作為判斷口臭的根據。由于人體的呼氣中包含多種干擾性氣體，且水蒸氣含量大，對此，我們需要開發一種具有快速響應恢復特性、高選擇性和抗高濕的氣體傳感器。在過去幾十年里，基于釔穩定氧化鋯(YSZ)固體電解質和單一/復合氧化物敏感電極材料的混成電位型氣體傳感器在檢測多種氣體種類方面顯示出了獨特的優勢。因此，尋找一種合適的敏感電極材料，與YSZ固體電解質相結合構成一類H2S傳感器在醫學領域診斷和檢測口臭中具有巨大的應用前景。
穩定氧化鋯基混成電位型H2S傳感器的敏感機理是：H2S氣體通過敏感電極層向三相反應界面(TPB)擴散，在擴散過程中，氣相催化反應(1)會導致H2S 的濃度逐漸降低，同時，敏感電極材料的多孔性，顆粒尺寸也會影響H2S到達TPB 的濃度。在敏感電極/YSZ/H2S三者組成的三相界面處，氧的電化學還原反應(2) 和H2S的電化學氧化反應(3)同時進行，構成一個局部電池，當兩者反應速率相等時，反應達到平衡，從而在敏感電極上產生一個混成電位，它與參考電極之間的電位差值作為傳感器的電化學信號。該信號的大小取決于反應(2)和反應(3) 的電化學反應速率，而反應速率是由敏感電極材料對氣體的電化學和化學催化活性、以及電極材料的微觀結構來決定。
反應式如下：
2/3H2S+O2→2/3SO2+2/3H2O (1)
O2+4e-→2O2- (2)
2/3H2S+2O2-→2/3SO2+2/3H2O+4e- (3)
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