[发明专利]一种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CuO-Co₃O₄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，并且掺杂0.1％CNT到Co₃O₄-SnO₂的催化剂中，可以实现室温下检测CO。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。

CuO-Co₃O₄作为CO的催化材料有相关的报道，但是结合负温度系数的热敏电阻来检测低浓度的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CuO-Co₃O₄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CuO-Co₃O₄的催化燃烧型CO传感器检测限低达10ppm。在电源电压为9V时，CO的浓度在30～500ppm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24s、68s。

本发明的技术方案是：

一种基于CuO-Co₃O₄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CuO-Co₃O₄的催化燃烧型一氧化碳传感器的信号输出端。