[發(fā)明專利]基于銅催化的二氧化碳微傳感器及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310543279.7
• 申請(qǐng)日: 2023-05-15
• 公開（公告）號(hào): CN116577394A
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 康福星
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/30
• 分類號(hào): G01N27/30;G01N27/26;G01N27/48
• 代理公司: 北京東方盛凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11562
• 代理人: 高天星

1.基于銅催化的二氧化碳微傳感器，其特征在于，包括：電極外殼，

所述電極外殼的一端設(shè)置有第一透氣膜；

在所述電極外殼內(nèi)部設(shè)置有工作電極、參比電極和保護(hù)電極；所述工作電極、參比電極和保護(hù)電極均位于電極內(nèi)腔室，并浸沒于電解液中；在極化電壓下，參比電極與工作電極、參比電極與保護(hù)電極分別形成兩個(gè)閉環(huán)極化電路；三者均指向所述第一透氣膜；其中，所述工作電極位于所述第一透氣膜上方第一預(yù)設(shè)距離處，用于極化經(jīng)所述第一透氣膜擴(kuò)散至電極表面的二氧化碳?xì)怏w；所述保護(hù)電極位于所述第一透氣膜上方第二預(yù)設(shè)距離處，用于削減中間反應(yīng)產(chǎn)物的信號(hào)干擾；所述參比電極位于所述工作電極的另一端，并位于腔室最上方，用于構(gòu)成回路。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于銅催化的二氧化碳微傳感器，其特征在于，所述電極外殼的前端設(shè)置有移除氧氣干擾物的、內(nèi)部填充有酸性氯化亞鉻溶液的電極保護(hù)套；所述電極保護(hù)套位于所述第一透氣膜的下方，與所述電極外殼上部通過環(huán)周膠黏，形成相對(duì)封閉的、內(nèi)部填充除氧溶液的電極結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于銅催化的二氧化碳微傳感器，其特征在于，所述電極保護(hù)套的尖端出口處設(shè)置有第二透氣膜，所述電極保護(hù)套中含有酸性氯化亞鉻溶液。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于銅催化的二氧化碳微傳感器，其特征在于，所述電極外殼內(nèi)部還含有電解液，所述電解液采用單一離子液體，所述電解液用于抑制環(huán)境本底中的氫質(zhì)子。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于銅催化的二氧化碳微傳感器，其特征在于，所述電極外殼采用拉制的玻璃構(gòu)成，其中一端為尖端結(jié)構(gòu)，另外一端與導(dǎo)線連接，并通過膠黏，形成內(nèi)部與外界隔絕、中空能夠預(yù)先填充電解液的所述電極內(nèi)腔室；所述電極外殼的尖端直徑為微米級(jí)別，在所述電極外殼的尖端出口處設(shè)置有所述第一透氣膜。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于銅催化的二氧化碳微傳感器，其特征在于，所述工作電極包括：中空玻璃絲，所述中空玻璃絲中插入有包含尖端和尾端的鉑絲，所述鉑絲的尖端和尾端暴露于所述中空玻璃絲外、與導(dǎo)線相連接，以向外傳輸電流極化信號(hào)。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于銅催化的二氧化碳微傳感器，其特征在于，所述鉑絲的尖端覆蓋有銅原子層。

8.基于銅催化的二氧化碳微傳感器的制備方法，應(yīng)用如權(quán)利要求1-7任一所述的微傳感器，其特征在于，包括：

基于玻璃對(duì)鉑絲進(jìn)行封裝，分別制備工作電極和保護(hù)電極；

基于裸銀絲，制備參比電極；

基于玻璃管制備尖端為納米級(jí)的電極外殼，所述電極外殼的尖端出口封填硅膠，形成第一透氣膜；

在所述電極外殼內(nèi)裝配所述工作電極、保護(hù)電極和參比電極，并填充離子液體電解液；

將電磁絕緣的電纜線分別連接所述工作電極、保護(hù)電極和參比電極，三電極通過信號(hào)屏蔽線與外置電路連接，以施加極化電位并采集電流信號(hào)；電極殼尾端膠黏固定，形成相對(duì)密封的電極連接系統(tǒng)；

基于玻璃管制備尖端為微米直徑的電極保護(hù)套，使用硅膠填充所述電極保護(hù)套的尖端，形成第二透氣膜；完成二氧化碳微傳感器的制備。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于銅催化的二氧化碳微傳感器的制備方法，其特征在于，制備所述工作電極包括：

將所述玻璃拉制成玻璃絲管；

將所述鉑絲的一端燒蝕成直徑為微米級(jí)的鉑絲尖端；

將所述鉑絲穿入所述玻璃絲管中，暴露鉑絲尖端和尾端，中間加熱密封；

所述鉑絲尖端覆有原子級(jí)厚度的催化銅原子層。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于銅催化的二氧化碳微傳感器的制備方法，其特征在于，在所述電極外殼內(nèi)裝配所述工作電極、保護(hù)電極和參比電極包括：

將所述工作電極裝配入所述電極外殼內(nèi)，所述工作電極的尖端貼近所述第一透氣膜；

裝配所述保護(hù)電極至所述電極外殼的所述第一透氣膜；

裝配所述參比電極。