论文部分内容阅读
电化学气体传感器可用于定量分析检测,是气体传感器中的高端产品。电化学气体传感器主要由英国、美国等发达国家的生产商所垄断。随着我国国家电子专用设备仪器、新型电子元器件产业化专项项目《电化学气体敏感元件和传感器产业化》实施,河南汉威电子股份有限公司年产100万只电化学气体传感器生产线建成并投产,我国产品性能逐步接近和达到了国外同类产品性能。然而贵金属催化剂仍然需要进口,造成传感器成本高。同时电极印刷采用油基浆料工艺,该工艺污染环境,电极后处理工艺复杂,有机溶剂回收分离纯化成本高。本文针对上述电化学气体传感器中存在的两个问题,以被广泛应用的一氧化碳电化学气体传感器为研究对象,开展纳米贵金属催化剂制备和水基电极的研究。本论文分为两个主要部分。第一部分为CO电化学气体传感器用纳米电催化剂铂黑的制备和表征,利用冷冻还原技术规模化生产铂黑,利用SEM、TEM、ICP、XRD和BET比表面分析对催化剂进行了表征。第二部分对水基电极的制备和气体敏感性能进行了研究。研究了水基浆料中高分子连结剂和印刷助剂对丝网印刷适性和传感器气敏性能的影响,筛选出了适宜于丝网印刷工艺的水基浆料。结果表明所制备的铂黑为立方结构晶体,外貌均匀规则,平均粒径在5nm左右,比表面积为32.18m2/g,铂含量为98.5%。达到了进口铂黑的同类指标。水基浆料研究表明当催化剂、浆料主剂(纤维素：Triton X-100=6:4)和聚四氟乙烯乳液(PTFE)分别为10g、15ml和2.8m1时所得电极浆料具有良好的印刷适性和优良的气敏性能。由水基电极组装的CO电化学气体传感器测试结果表明所研制的传感器灵敏度与油基电极相当,对200ppm的CO灵敏度大于65nA/ppm。水基电极的CO电化学气体传感器具有较好的长期稳定性和选择性以及温度系数低、响应恢复时间短等优点,达到了油基电极的CO电化学气体传感器的性能指标。因此本文所研究的水基电极CO电化学气体传感器,不仅具有油基电极传感器的各种优点,而且成本低,无污染,更加适应节能,环保,安全的科技发展要求,具有良好的经济效益与环境效益。