[发明专利]基于热敏电阻的催化燃烧型一氧化碳传感器

说明书

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其是一种基于热敏电阻的催化燃烧型一氧化碳传感器。 

背景技术

CO气体是一种毒性极强的气体，CO浓度达到292.5mg/m3时，可使人产生严重的头痛、头昏、心悸、恶心等症状。因此，在易于接触CO的环境里，检测环境中的CO的浓度是非常必要的。众所周知，Co3O4对于低温催化CO具有很好的活性，因此使用Co3O4作为CO传感器的感应材料也受到了科研工作者的重视。利用纳米棒状的Co3O4作为CO传感器的传感材料具有高灵敏度和快速响应的传感特性，Co3O4作为半导体型传感材料来制得一氧化碳传感器，最佳的操作温度为180℃-280℃，比传统的使用SnO2作为传感材料制得的一氧化碳传感器温度低了100℃，因此降低了传感器加热所需的能耗[4]，并且掺杂O.1％CNT到Co3O4-SnO2的催化剂中，可以实现室温下检测CO[5]。Co3O4也被用来制作催化燃烧型的CO传感器，Co3O4负载Al2O3催化剂中掺入CuO可以检测CO的浓度为500～50000ppm，并且在这个浓度范围内，与输出电压的线性关系非常好。 

Co3O4作为CO传感器的催化材料已屡见不鲜了，但是结合负温度系数的热敏电阻(NTC)来检测低浓度的CO催化燃烧型传感器还未见有报道。 

一氧化碳是一种无色、无味、无臭、无刺激性的气体。当含碳物质不完全燃烧时，就会产生CO，工业生产中，易接触CO的场合有：炼焦、炼铁、铸造、 石油开采以及煤矿瓦斯爆炸事故等等。检测环境中CO浓度的方法有很多，如使用比色法、半导体型的CO传感器、电化学型CO传感器、光纤型CO气体传感器和催化燃烧型CO传感器等，催化燃烧型传感器被广泛的应用于可燃气体的检测。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于热敏电阻的催化燃烧型一氧化碳传感器，用电阻温度系数高的负温度系数的热敏电阻(NTC)来代替铂丝线圈。一般的催化燃烧型传感器只能检测百分浓度的可燃气体，而基于热敏电阻(NTC)的催化燃烧型CO传感器可以检测到100ppm以下的CO气体。在电源电压为9V时，CO的浓度在50～500ppm之间与输出电压具有很好的线性关系，并且传感器对500ppmCO的响应和恢复时间分别为50s、120s。 

本发明的技术方案是： 

一种基于热敏电阻的催化燃烧型一氧化碳传感器，包括第一节点1、第二节点2、第三节点3、第四节点4和第五节点5，第一节点1和第三节点3分别与电源的两极连接，第四节点4和第五节点5分别连接可变电阻R3的2个固定端，第一节点1和第五节点5之间设有第二电阻R2，第三节点3和第四节点4之间设有第四电阻R4，第一节点1和第二节点2之间串连有第一电阻R1和活性催化元件A，第二节点2和第三节点3之间串连有第五电阻R5和参比元件E，可变电阻R3的滑动变阻端与第二节点2之间为基于热敏电阻的催化燃烧型一氧化碳传感器的信号输出端。 

本发明的一个方案：所述活性催化元件A的制备方法包括以下步骤：配制水与聚四氟乙烯的体积比为4∶1的溶液待用；取0.1g的四氧化三钴纳米粉末(四 氧化三钴纳米粉末由阿拉丁上海晶纯实业有限公司，规格为30nm、球形、99.5％)作为催化剂，用配制好的聚四氟乙烯溶液将催化剂纳米四氧化三钴调成糊状，均匀地涂覆在一活性热敏电阻的表面，聚四氟乙烯溶液在使用前需超声震荡15min，制好的活性催化珠在室温下晾干，再移至烘箱中，200-300℃下煅烧25-35min，获得活性催化元件A；活性热敏电阻的头部直径为1.5-2.0mm。 

本发明的进一步方案：所述活性催化元件A的制备方法包括以下步骤：配制水与聚四氟乙烯的体积比为4∶1的溶液待用；取0.01g的铂纳米粉末(铂纳米粉末由阿拉丁上海晶纯实业有限公司，50nm)作为催化剂，用配制好的聚四氟乙烯溶液将催化剂纳米铂调成糊状，均匀地涂覆在一活性热敏电阻的表面，聚四氟乙烯溶液在使用前需超声震荡15min，制好的活性催化珠在室温下晾干，再移至烘箱中，200-300℃下煅烧25-35min，获得活性催化元件A；该热敏电阻的头部尺寸为1.5-2.0mm。