[发明专利]一种自置偏压电化学传感器

说明书

技术领域

本发明涉及电化学传感器领域，尤其涉及一种自置偏压电化学传感器。

背景技术

通常，电化学传感器可用来测量各种毒气。传统的电化学传感器有三个电极，分别是工作电极，参比电极和对电极。对于毒性气体来说，如CO，H₂S，NO₂，工作电极相对参比电极的电位是0mV vs Pt/H+,air电极，所以不需要偏置电压。

但是，一些毒性气体的电化学传感器需要在工作电极和参比电极加一个偏置电压，以使一些气体或化学物质在工作电极上更容易被氧化或还原，如ETO传感器通常需要工作电极相对参比电极+300mV的偏置电压。类似的电极如美国专利US5565075。

在现今的市场上，通常NO电化学传感器的偏置电压是+300mV Bias vs Pt/H+,air电极。美国专利US6129824给出了一种HCl传感器，其偏压是0-+400mV vs Pt/H+,air电极。在市场上，通常HCl电化学传感器的偏置电压是+200mV vs Pt/H+,air电极。而且在市场上，通常ETO电化学传感器的偏置电压是+300mV vs Pt/H+,air电极。常规的设计是通过在电路设计时，在工作电极和参比电极之间加一个外部电位。这需要特殊的电路设计而且需要消耗能量。而且如果传感器需要一个偏置电压以发生氧化反应或还原反应，这将导致当传感器在第一次装在仪器上时需要长时间的稳定时间，同时传感器零点受到温度和湿度影响会发生非常不稳定的现象，这将进一步导致传感器检测限受到限制。

发明内容

在电化学传感器中，有些气体或化学物质在另外加上偏压或另外加上电位情况很容易被催化剂氧化或还原。要达到这个要求，通常在工作电极上加一个偏置电压或电位，以使工作电极和参比电极电位不同。这需要一个特殊的电路设计而且消耗能量。本发明是通过选择具有不同电位的不同的电极材料来做工作电极和参比电极，来达到自置偏压的目的，用于解决现有技术中的问题。

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明第一方面提供一种自置偏压电化学传感器，包括通过电解液形成离子导通的工作电极、参比电极和对电极，所述工作电极的材料和参比电极的材料具有不同电位，所述参比电极为贵金属氧化物电极。

所述通过电解液形成离子导通的工作电极、参比电极和对电极构成三电极系统。

优选的，所述参比电极选自Pt氧化物电极、Pd氧化物电极、Rh氧化物电极、Ru氧化物电极、Ir氧化物电极中的一种。

更优选的，所述参比电极选自PtO₃/PtO₂电极、PdO₃/PdO₂电极、Rh₂O₃/RhO₂电极、Ru₂O₃/RuO₂电极、Ir₂O₃/IrO₂电极、RuO₂电极或IrO₂电极中的一种。

其中，在上述三氧化物/二氧化物混合电极中三氧化物与二氧化物的摩尔比为1：1-10，优选为1：2-4。

所述工作电极含有可检测气体所需的活性催化剂，所述参比电极的电极电位可以达到检测气体所需的工作电位。

可以选择具有不同电位的不同的电极材料来做工作电极和参比电极以达到自置偏压的目的，通常的，检测在零偏压下难以氧化的气体选择参比电极电位比工作电极电位高；检测在零偏压下难以还原的气体选择参比电极电位比工作电极电位低等。

优选的，所述工作电极选自贵金属电极、C电极、石墨电极等中的一种。

更优选的，所述工作电极中所使用的贵金属电极选自Pt电极，Au电极，Pt-Ru电极，Ru电极，Ir电极，Rh电极，Ag电极，Pt-Ir电极中的一种。

所述工作电极中，Pt-Ru电极中Pt与Ru原子比为1：1-10，优选为1：2-4。Pt-Ir电极中Pt与Ir原子比为1：1-10，优选为1：2-4。

在本发明中，电极中所使用的“C”成分表示炭黑成分，即导电炭黑，其CAS登录号为1333-86-4。

优选的，所述导电炭黑为Vulcan XC-72活性碳，R330和Vulcan XC-72R活性碳等，进一步优选的，所述导电炭黑为Vulcan XC-72活性碳。

优选的，所述对电极为贵金属电极。