[發明專利]鉑氮摻雜CNT、摻雜CNT傳感器的制備方法及應用

有效

• 申請號: 202010919227.1
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112014440B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 崔豪;胡雄雄;賈鵬飛;彭小燕
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12;G01N1/28;B82Y15/00
• 代理公司: 重慶敏創專利代理事務所(普通合伙) 50253
• 代理人: 陳千

本發明公開了一種鉑氮摻雜CNT、摻雜CNT傳感器的制備方法及應用，通過本發明提供的鉑氮摻雜CNT、摻雜CNT傳感器的制備方法可以制備得到鉑氮摻雜CNT以及鉑氮摻雜CNT傳感器，增強了CNT對SF₆分解組分的吸附能力和反應能力，并且制備得到的鉑氮摻雜CNT以及鉑氮摻雜CNT傳感器對SF₆分解組分中的SO₂F₂有特異性識別能力，在將其用于檢測SF₆分解組分中SO₂F₂的濃度時，具有高靈敏度和高準確性。

技術領域

本發明涉及新型碳納米管材料制備領域和氣體檢測應用技術領域，更具體地說，涉及一種鉑氮摻雜CNT、摻雜CNT傳感器的制備方法及應用。

背景技術

SF₆是一種極為惰性的氣體，它是由六個F原子圍繞中心S原子所構成的，該氣體在室溫下化學性質穩定，且無色、無味、無毒。此外，SF₆具有強電負性，是一種絕緣強度很高的氣體，具有良好的滅弧性能。因此SF₆氣體經常作為高壓設備中的絕緣介質，為電氣絕緣設備的安全穩定運行提供保障，SF₆氣體在電力系統中起著舉足輕重的作用。

如今，SF₆氣體絕緣封閉組合電器(Gas Insulated Switchgear，簡稱GIS)在高壓乃至超高壓輸配電系統中得到廣泛應用。GIS是內部封裝有高壓電器元件的金屬筒狀開關設備，其中SF₆作為絕緣介質注入接地金屬筒中，對內部開關設備起著絕緣和滅弧的作用。然而，在實際的設備制造和裝配過程中，GIS內部不可避免的一些絕緣缺陷，例如毛刺、污穢、金屬顆粒、設備老化或設備檢修帶入的雜質等，使得絕緣設備在長期運行過程中產生絕緣故障。隨著GIS應用的日益普及，其內部潛在的絕緣故障無疑是電力系統安全運行的重大隱患，嚴重威脅社會經濟的穩定發展和人民生活的安定祥和。因此，必須采取相應措施檢測GIS的潛在故障、評估SF₆絕緣設備的運行狀態，從而降低電力事故發生率。歷年來的GIS故障數據表明，在絕大多數絕緣故障發生前，SF₆絕緣設備內部均存在局部放電(PartialDischarge，PD)現象。導致PD的絕緣缺陷包括金屬突出物、氣隙及金屬污穢等。SF₆在長期的PD環境下會分解為極不穩定的低氟硫化物(SF_n，n＝1～5)。通常情況下，SF_n與環境中的F原子碰撞時，能夠恢復為SF₆分子；但當設備中存在H₂O和O₂時，SF_n會進一步發生反應，生成SO₂、SOF₂、和SO₂F₂等一系列分解組分。

大量的研究表明，SF₆的分解組分不僅會惡化SF₆氣體的絕緣性能、影響設備運行狀態，還會促進SF₆的分解，加速進而引發嚴重的絕緣故障，危害電力系統的運行狀態；其次，SF₆分解組分的濃度和種類與設備中PD的嚴重程度有著緊密的關系。因此，通過分析SF₆絕緣設備中分解組分的濃度和產氣速率等參數，可有效地評估設備的絕緣故障及其嚴重程度。

目前，多采用氣體檢測管法來檢測SF₆絕緣設備中分解組分的濃度，然而，目前的商業氣體檢測管僅能實現常見氣體的氣敏檢測，尚未問世針對多種SF₆分解組分的檢測管，如SO₂F₂氣體檢測管。所以后面又提出了可以使用納米傳感器進行氣體檢測，但是并未提及使用何種納米傳感器實現對SF₆分解組分的檢測，尤其是并未提及使用何種納米傳感器對SF₆絕緣設備中SF₆分解組分中SO₂F₂的濃度進行檢測。

發明內容