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基于CO与O2容易发生反应且能准确定量,提出用ZrO2O2-离子传感器分析测量有氧系统中的CO并进行了实测研究。着重研究了工作温度、气体流速对测量结果的影响。材料组成已定的传感器,其对于O2+C0共存气体体系可选择出最佳测量工作温度。我们所用的ZrO2传感器材料组成为含Y2O3摩尔百分数为8%的稳定化了的ZrO2(YSZ:(2rO2)0.92·(Y2O3)0.08),经持续升温法实验选择出它对于O2+CO共存气体体系的最佳测量温度为750℃。不同流速的实验表明,低流速数据稳定,也使催化氧化完全,最佳气体流速为1大气压下的自然流速:150ml/min。提出了“气体O2分子在Pt电极上的吸附,接受电子并解离为O2-”这一活化过程和温度紧密相关的观点;显然,不是所有的O2分子都同时能被活化,只有那些与Pt吸附密切、O2和Pt都充分被热激活处的O2分子才能优先活化;在混和气体中,由于气体分子向各个方向运动的几率的均匀性,则氧含量低的气体在同一温度下被活化的分数低,所以ZrO2传感器对氧含量低的气体响应温度要高。在相同的测量温度下,则传感器对于不同组成的O2+CO共存体系有不同的电动势响应值。 为了检验ZrO2传感器法测CO的准确度,对于一列CO含量在4~19%之间的O2+CO共存气体,分别用ZrO2传感器和奥氏气体分析器进行了分析,并将结果加以比较:相对偏差小于2.9%,最小偏差为0.1%,表明测量结果准确可靠。分析了CO及O2在Pt电极上、ZrO2基体表面、三相交界处的吸附与反应机理:CO与O2在气相中的化学反应、CO分子和O2分子在三相交界处的吸附竞争、吸附的CO(ad)与空位品格O02-或吸附氧O(ad)发生反应,以上三个过程构成相关联的平衡步骤,故测电动势就能测出气相组成。传感器对O2+CO共存体系的响应电动势是一混合电池电动势,其来源可分为三部分: 湖南大学硕士学位论文E=孔.·厂n-+0,n·E。^+0。n·Kn·E,n。本方法特别适用于高温分析 CO含量。 本论文还研究了使O广CO共存体系中的CO完全氧化的催化氧化过程中使用两种不同催化剂PtAIp。及CllO-AIp。对测量结果的影响,对其催化机理进行了研究和阐述。结果表明,Pt-AI尸。催化效果优于 CLIO-AI。O。催化效果,催化氧化彻底,数据重现性更好;催化机制与吸附作用有关。 CO长期作用于ZrO。传感器,对传感器的结构、组成和性能是有影响的,CO在高温下能与ZrO/Y刃。固体电解质发生反应,改变其物相和组成,使电解质电阻增大,电导率降低,导电活化能增大:*O长期作用使H电极电导率下降,电导率与温度的关系偏离ArrheniuS方程。