[发明专利]一种开放式快响应电化学气体传感器

说明书

一种开放式快响应电化学气体传感器，涉及一种传感器。目的是解决现有电化学气体传感器响应时间长、选择性差和易受到其他气体干扰的问题。传感器由陶瓷基片、电极、电解液和多孔载体层构成；电极设置于多孔载体层上表面，多孔载体层内部固载有电解液；制备方法：多孔浆料印刷在陶瓷基片表面，高温烧结多孔载体层，印刷电极，电极烧结，电极引出端焊接引线，滴加电解液。本发明通过对共烧结构的电化学气体传感器的结构设计，制作出具有开放式结构的传感器，可以实现对多种气体的选择性检测；响应时间短，选择性好，使用寿命长。本发明适用于制备电化学气体传感器。

技术领域

本发明涉及一种传感器。

背景技术

电化学气体传感器是把测量目标气体在电极表面进行氧化或者还原反应，测得工作电极和对电极之间的电流，进而实现对测量目标气体浓度的测量，通常包括工作电极和感应电极。电化学气体传感器已经广泛应用于工业环境、密闭环境、大气等气体种类和浓度的检测。目前市面上常见的电化学气体传感器多为腔室结构，有两电极、三电极和四电极体系，其中两电极和三电极结构较为常见。电化学气体传感器主要依靠气体分子电解电位的不同区分不同气体，因此对于电解电位相近的气体无法区分，如H₂会对CO产生影响，两种气体电极电位相近，较难区分，进而造成电化学气体传感器的选择性差，电化学气体传感器的选择性差是目前急需解决的问题。腔室结构导致气体在电解池内扩散慢，进而造成电化学气体传感器的响应时间长，目前市售电化学气体传感器的响应时间τ₉₀≤60s；因此，现有电化学气体传感器普遍存在的问题是响应时间长、选择性差、易受到其他气体干扰。

发明内容

本发明为了解决现有电化学气体传感器响应时间长、选择性差和易受到其他气体干扰的问题，提出一种开放式快响应电化学气体传感器及其制备方法。

本发明开放式快响应电化学气体传感器由陶瓷基片、电极、电解液和多孔载体层构成；所述多孔载体层设置于陶瓷基片上表面，电极设置于多孔载体层上表面，电极的引出端延伸至陶瓷基片上表面；多孔载体层内部固载有电解液；

所述电极为由工作电极和对电极构成的两电极体系，或由工作电极、对电极和参比电极构成的三电极极体系，或由一对供电电极和一对测量电极构成的四电极体系；

所述电解液为离子液体，离子液体由阳离子和阴离子组成；离子液体中的阳离子为季铵盐、咪唑(Im⁺)、吡啶(py⁺)或吡咯类阳离子；离子液体中的阴离子为PF₆^-、BF₄^-、CF₃COO^-、C₃F₇COO^-或N(C₂F₅SO₂)^2-阴离子；

所述工作电极的材质为贵金属或贵金属复合材料；贵金属为Pt或Au，贵金属复合材料为Pt/C或Pt/Ru；

所述对电极的材质为贵金属或贵金属复合材料，贵金属为Pt、Au、Ag或Ru，贵金属复合材料为Ag/Pd；

所述参比电极的材质为贵金属或贵金属复合材料，贵金属为Pt、Au、Ag或Ru，贵金属复合材料为Ag/Pd；

所述供电电极的材质为贵金属或贵金属复合材料，贵金属为Pt、Au、Ag或Ru，贵金属复合材料为Ag/Pd；

所述测量电极的材质为贵金属或贵金属复合材料，贵金属为Pt、Au、Ag或Ru，贵金属复合材料为Ag/Pd；

上述开放式快响应电化学气体传感器的制备方法按以下步骤进行：

一、采用丝网印刷的方式将多孔浆料印刷在陶瓷基片表面，使用金浆料印刷电极引出端；