CN106093163B - La0.8Sr0.2CoO3为敏感电极的CeO2基混成电位型丙酮传感器、制备方法及其应用 - Google Patents

La0.8Sr0.2CoO3为敏感电极的CeO2基混成电位型丙酮传感器、制备方法及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN106093163B
CN106093163B CN201610363060.9A CN201610363060A CN106093163B CN 106093163 B CN106093163 B CN 106093163B CN 201610363060 A CN201610363060 A CN 201610363060A CN 106093163 B CN106093163 B CN 106093163B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ceo
sensitive electrode
coo
electrode
sensitive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610363060.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106093163A (zh
Inventor
卢革宇
杨雪
梁喜双
孙鹏
刘方猛
刘凤敏
高原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin University
Original Assignee
Jilin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin University filed Critical Jilin University
Priority to CN201610363060.9A priority Critical patent/CN106093163B/zh
Publication of CN106093163A publication Critical patent/CN106093163A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106093163B publication Critical patent/CN106093163B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4075—Composition or fabrication of the electrodes and coatings thereon, e.g. catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Abstract

一种以La0.8Sr0.2CoO3为敏感电极的CeO2基混成电位型丙酮(acetone)传感器及制备方法，其主要用于大气环境和糖尿病的检测。传感器依次由带有Pt加热电极的Al2O3陶瓷板、CeO2基板、Pt参考电极和La0.8Sr0.2CoO3敏感电极组成。参考电极和敏感电极彼此分立且对称地制备在CeO2基板上表面的两端，CeO2基板下表面与带有Pt加热电极的Al2O3陶瓷板粘结在一起。本发明以新型高电导率固体电解质材料CeO2作为离子导电层，利用具有高电化学催化活性的La0.8Sr0.2CoO3为敏感电极，通过不同煅烧温度(800℃～1200℃)来改变敏感电极层的微观形貌，达到提高敏感特性的目的。

Description

La0.8Sr0.2CoO3为敏感电极的CeO2基混成电位型丙酮传感器、制 备方法及其应用
技术领域
本发明属于气体传感器技术领域，具体涉及一种以La0.8Sr0.2CoO3为敏感电极的新型CeO2基混成电位型丙酮(acetone)传感器及其制备方法，其主要用于大气环境和糖尿病的检测。
背景技术
丙酮，作为一种常见的化学物质，是重要的有机合成原料，已经广泛地被应用在某些消费产品的生产和制造当中。然而吸入丙酮对人体是有危害的：丙酮浓度在500ppm以下对人体并无影响；500～1000ppm之间会刺激鼻、喉，1000ppm 时可能会导致头痛并伴有头晕；2000～10000ppm时可产生头晕、醉感、倦睡、恶心和呕吐等中毒现象；过高浓度则会导致失去知觉，昏迷甚至死亡。丙酮对人体中枢神经系统也会有抑制和麻醉的作用，高浓度接触对个别人可能出现肝、肾和胰腺的损害。由于其毒性低，代谢解毒快，生产条件下急性中毒较为少见。此外，在人体中，被称作酮类体的丙酮与人体的健康与否也有着极大的关系。医学研究表明，酮体是脂肪中间代谢产物，糖尿病患者因糖代谢、脂代谢紊乱导致酮体水平升高，而呼吸酮体与血浆酮体水平密切相关。健康人群的呼气中丙酮浓度大概在0.3～0.9ppm，糖尿病患者由于并发症糖尿病酮症酸中毒，呼出的丙酮浓度会高达1.8ppm,高出正常水平的2～6倍。由此可见，如果可以检测到人体呼气中丙酮浓度的异常变化，便可以在早期发现糖尿病进行积极治疗或者在病程中对患者血糖水平进行无创的监测。同时如果能实现检测仪器的小型化和低价格，这样就更加方便糖尿病患者的在宅诊断和病情监控。
迄今为止，低浓度丙酮的选择性测量还没有实现检测仪器小型化，仍然需要大型分析仪器如气质联谱和光谱等方法，这些仪器体积大、价格高、操作复杂并且耗时长，是不能满足患者实时自我诊断和监控要求的。相对于这些大型仪器，气体传感器体积小、价格低、灵敏度高并且响应快速，是构建便携式丙酮检测仪的理想工具，因此检测低浓度丙酮的气体传感器成为现阶段气体传感器领域的研究热点。
在现有成果中可知，基于固体电解质YSZ(钇稳定氧化锆)和氧化物敏感电极的混成电位型传感器应用广泛，稳定氧化锆是高温固体电解质，工作温度超过 800℃，在这样的高温下很难获得高灵敏度，难于实现对低浓度丙酮的检测。在中温区工作的固体电解质之中，CeO2基固态离子导电体受到广泛关注，纯CeO2具有典型的立方萤石结构，在室温到熔点的温度范围内不发生相变，通过掺杂 Sm2O3和Gd2O3等稀土氧化物使其在中温区(约600～800℃)具有较高的离子电导率和离子迁移数，比稳定氧化锆高1个数量级。因此，CeO2作为固体电解质材料的混成电位型气体传感器材料新颖，有很大的潜在应用价值。
CeO2基混成电位型丙酮传感器的敏感机理是：气氛中丙酮通过敏感电极层向三相反应界面(TPB，气体、敏感电极材料和CeO2板的交界面)扩散，在扩散过程中由于发生反应(1)，丙酮的浓度会逐渐降低，氧化物敏感电极的多孔性决定丙酮浓度的降低程度。在三相反应界面处，同时发生氧的电化学还原反应(2) 和丙酮的电化学氧化反应(3)，两个反应构成一个局部电池，当两者反应速率相等时，反应达到平衡，在敏感电极上形成混成电位，它与参考电极的电位差作为传感器的检测信号。检测信号大小由电化学反应(2)和(3)的速率来决定，而反应速率取决于敏感电极材料的电化学和化学催化活性、电极材料微观结构(比如材料的多孔性、粒度、形貌等)。
反应式如下：
C3H6O+4O2→3CO2+3H2O (1)
O2+4e-→2O2- (2)
1/4C3H6O+2O2-→3/4CO2+3/4H2O+4e- (3)
目前，为了实现混成电位型固体电解质气体传感器对于丙酮即VOC类气体的测试，国内外对传感器固体电解质种类的选择以及适合的敏感电极材料做了很多的研究。例如，本课题组制作的以NiNb2O6为敏感电极材料的YSZ基混成电位型丙酮传感器对5ppm丙酮的混成电位值为-14.5mV(Fangmeng Liu,Xue Yang, Bin Wang,Yehui Guan,Xishuang Liang,Peng Sun,and Geyu Lu,High performance mixed potential type acetone sensorbased on stabilized zirconia and NiNb2O6sensing electrode,Sensors andActuators B:Chemical 229 (2016)200-208)。此丙酮传感器虽然具有不错的敏感性能，但是开发新型高电化学催化活性的敏感电极材料和新型固体电解质构筑更高性能的丙酮传感器也是非常必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种以La0.8Sr0.2CoO3为敏感电极的CeO2基混成电位型丙酮传感器及其制备方法，以提高传感器灵敏度、最低检测下限等性能，促进这种传感器在大气环境及糖尿病检测领域的实用化。本发明所得到的传感器除了具有高灵敏度外，还具有较低的检测下限、很好的选择性、重复性和稳定性。
本发明所涉及的丙酮传感器是基于固体电解质CeO2和高电化学催化性能La0.8Sr0.2CoO3复合氧化物材料为敏感电极所构筑的新型丙酮传感器，CeO2作为离子导电层。
本发明所述的CeO2基混成电位型丙酮传感器，如图1所示，组成部分包括带有Pt加热电极的Al2O3陶瓷板、CeO2基板、Pt参考电极和敏感电极；参考电极和敏感电极彼此分立且对称地制备在CeO2基板上表面的两端，CeO2基板下表面与带有Pt加热电极的Al2O3陶瓷板粘结在一起；其特征在于：敏感电极材料为La0.8Sr0.2CoO3，且由如下方法制备得到，
称取La(NO3)3·6H2O、Sr(NO3)2·4H2O和Co(NO3)2·6H2O，分别溶解于去离子水中，均匀混合在一起形成硝酸盐混合溶液；然后向该硝酸盐混合溶液中加入柠檬酸并搅拌均匀，再在60～90℃下搅拌2～4小时得到湿凝胶；将所得湿凝胶在80～90℃空气中烘干得到易碎的干凝胶；最后把干凝胶破碎研磨，并在 800～1200℃条件下烧结2～4小时，得到La0.8Sr0.2CoO3敏感电极材料粉末；其中，La(NO3)3·6H2O、Sr(NO3)2·4H2O、Co(NO3)2·6H2O的用量摩尔比为0.8： 0.2：1，柠檬酸和总金属离子的摩尔比为1：0.5～1.5。
本发明所述的丙酮传感器的制备步骤如下：
(1)制作Pt参考电极：在CeO2基板上表面的一端靠近边缘处制成 15～20μm厚的条状Pt作为参考电极，将对折的Pt丝用Pt浆粘在参考电极的中间位置作为电极引线；在CeO2基板上表面的另一端靠近边缘处为制备敏感电极的区域，同样将对折的Pt丝用Pt浆粘在该区域CeO2基板的中间位置作为电极引线，然后将CeO2基板在红外灯下烘烤1～2小时，再将CeO2基板在 1000～1200℃下烧结1～2小时，使电极引线牢固地粘在参考电极和基板上，最后降至室温；
(2)制作La0.8Sr0.2CoO3敏感电极：将La0.8Sr0.2CoO3敏感电极材料和去离子水混合成浆料，其质量浓度为2～20％；用La0.8Sr0.2CoO3浆料在CeO2基板上表面与参考电极相对的另一侧制成20～30μm厚的条状敏感电极；
(3)将上述制备有参考电极和敏感电极的CeO2基板在800～1200℃下烧结 1～3小时；高温烧结时的升温速率选择为1～2℃/min；
(4)制备无机粘合剂：量取水玻璃(Na2SiO3·9H2O)2～4mL，并称取Al2O3粉体0.7～1.0g，将水玻璃与Al2O3粉体混合并搅拌均匀，制得所需无机粘合剂；
(5)使用无机粘合剂将CeO2基板的下面表和带有Pt加热电极的Al2O3陶瓷板粘结在一起；
其中，带有Pt加热电极的Al2O3陶瓷板是在Al2O3陶瓷板上通过丝网印刷 Pt得到的，作为器件的加热板使用；
(6)将粘合好的器件进行焊接、封装，从而制作得到本发明所述的以La0.8Sr0.2CoO3为敏感电极的CeO2基混成电位型传感器。
本发明中采用新型的CeO2材料作为传感器的离子导电层，并使用高电化学催化活性的La0.8Sr0.2CoO3钙钛矿型氧化物材料作为敏感电极，通过改变基板种类来增大基底材料的离子电导率，以及通过不同煅烧温度改变敏感电极材料的微观结构，达到提高传感器敏感特性的目的。
本发明的优点：
(1)传感器利用新型的固体电解质——二氧化铈(CeO2)，具有更优良的离子导电性能和化学稳定性，可在中温区域检测低浓度丙酮；
(2)采用柠檬酸络合法制备高性能钙钛矿型氧化物La0.8Sr0.2CoO3作为传感器敏感电极材料，制备方法简单，条件易控制，适合批量化的工业化生产。
(3)通过改变不同的材料煅烧温度(800℃～1200℃)，获得具有不同颗粒大小的敏感电极材料，从而优选最合适的温度，利于待测气体快速到达三相界面，提高了传感器的灵敏度。
附图说明
图1：本发明所述的CeO2基混成电位型丙酮传感器的结构示意图。
各部分名称：Al2O3陶瓷板1、Pt加热电极2、无机粘合剂3、CeO2基板4、 Pt丝5、Pt参考电极6、La0.8Sr0.2CoO3敏感电极7。
图2：本发明所制得的不同煅烧温度下La0.8Sr0.2CoO3敏感电极材料的XRD 图。(其中，横坐标为角度，纵坐标为强度)
如图2所示，为不同煅烧温度下La0.8Sr0.2CoO3敏感电极材料的XRD图，通过与标准谱图对比，这三个温度下烧结的材料都与标准卡片JCPDS(File No. 87-1079)一致，为单相菱方晶系钙钛矿结构La0.8Sr0.2CoO3。表明我们发明制备的钙钛矿敏感电极材料为La0.8Sr0.2CoO3材料。
图3：本发明所制备的不同煅烧温度下的敏感电极材料的SEM图。
如图3所示，a：800℃，b：1000℃，c：1200℃烧结的La0.8Sr0.2CoO3敏感电极材料的SEM图，从图中可以看出，随着煅烧温度的升高，材料的颗粒大小逐渐增大，孔道逐渐增多，由此可见，敏感材料的煅烧温度的改变能够影响呈现在传感器一端上敏感电极的微观形貌，电极的多孔性利于气体的扩散和吸脱附过程。
图4：利用分别在800℃、1000℃和1200℃下烧结的La0.8Sr0.2CoO3作为敏感电极材料的传感器对于50ppm丙酮气体的响应曲线。(其中，横坐标为时间，纵坐标为电势差值)
如图4所示，为实施例1、2、3所制作的器件对50ppm浓度丙酮气体的电动势差ΔV值，三种器件的ΔV值有明显差异，实施例1、2、3的响应值分别为 -27、-77和-17mV，由此可见，1000℃下烧结的La0.8Sr0.2CoO3作为敏感电极材料的CeO2基混成电位型丙酮传感器具有最大的响应值，表现出了良好的气敏特性。
图5：利用1000℃下烧结的La0.8Sr0.2CoO3作为敏感电极材料的传感器连续响应曲线。(其中，横坐标为时间，纵坐标为电势差值，工作温度为600℃)
如图5所示，为La0.8Sr0.2CoO3(1000℃)器件的连续响应，从图可见，器件对50ppm丙酮的响应值较高可达-77mV，最低可检测1ppm的丙酮，响应值可达到-8.7mV，传感器表现出了很可观的响应和很低的检测下限。
图6：利用分别在1000℃下烧结的La0.8Sr0.2CoO3作为敏感电极材料的传感器响应浓度对数曲线。(其中，横坐标为丙酮的浓度，纵坐标为电势差值)
如图6所示，为实施例2所制作的器件的电动势差ΔV随丙酮浓度的变化，从图中可以看出，此器件的ΔV和丙酮浓度的对数成很好的线性关系，将其斜率定义为传感器的灵敏度，实施例2的灵敏度为-39mV/decade。由此可见，1000℃下烧结的La0.8Sr0.2CoO3作为敏感电极材料的CeO2基混成电位型丙酮传感器在低浓度丙酮气氛中有很高的灵敏度。
图7：利用1000℃下烧结的La0.8Sr0.2CoO3作为敏感电极材料的传感器的选择性。(其中，横坐标为电势差值，纵坐标为测试气体：从上到下分别为乙醇，丙酮，甲苯，甲醛，甲醇，一氧化氮，一氧化碳)
如图7所示，为La0.8Sr0.2CoO3(1000℃)器件的选择性，从图中可以看出，无论在气体浓度为10ppm或者是50ppm的时候，器件都对丙酮拥有最高的响应值，特别在10ppm的低浓度范畴时，器件的选择性更为明显，由此可见，器件具有很好的选择性，对低浓度气体选择性更好。
图8：利用1000℃下烧结的La0.8Sr0.2CoO3作为敏感电极材料的传感器的稳定性。(其中，横坐标为时间，纵坐标分别为电势差值)
如图8所示，为La0.8Sr0.2CoO3(1000℃)器件在30天内的稳定性测试，从图中可以看出，器件在30天内，响应值的波动范围较小，可见器件有良好的稳定性。
具体实施方式
实施例1：
用柠檬酸络合法制备La0.8Sr0.2CoO3材料，将800℃烧结的La0.8Sr0.2CoO3 (800℃)作为敏感电极材料制作CeO2基混成电位型丙酮传感器，并测试传感器气敏性能，具体过程如下：
1.制作Pt参考电极：在长宽2×2mm、厚度0.2mm的CeO2基板上表面的一侧使用Pt浆制作一层0.5mm×2mm大小、15μm厚的Pt参考电极，同时用一根长度为1cm的Pt丝对折后，把弯折处用Pt浆粘在参考电极中间位置上引出电极引线；在参考电极相对的一侧，也对折1cm的Pt丝，用Pt浆粘在CeO2基板表面上，引出电极引线；然后将CeO2基板在红外灯下烘烤1小时，再将 CeO2基板在950℃下烧结0.5小时，从而排除Pt浆中的松油醇，并固定住Pt 丝，最后降至室温。
2.制作La0.8Sr0.2CoO3敏感电极：首先用柠檬酸络合法制备La0.8Sr0.2CoO3材料。
分别称取1.6mmol的La(NO3)3·6H2O，0.4mmol的Sr(NO3)2和2mmol 的Co(NO3)2·6H2O，将它们溶解于50mL的去离子水中，搅拌均匀，作为硝酸盐混合溶液待用；按n(柠檬酸)：n(总金属离子)＝1：1，称取0.841g柠檬酸，并加入到上述硝酸盐溶液中，混合均匀；将混合溶液置于80℃下搅拌3h得到湿凝胶；将以上湿凝胶置于80℃恒温干燥箱中烘干24h得到易碎的干凝胶，取干凝胶破碎并充分研磨；最后将研磨好的干凝胶放于马弗炉中800℃条件下烧结2h，得到La0.8Sr0.2CoO3敏感电极材料粉末0.422g。
取5mg La0.8Sr0.2CoO3粉末于玛瑙研钵中，加入100mg去离子水充分研磨 0.5h，从而调成浆料，将La0.8Sr0.2CoO3浆料在与参考电极对称的CeO2基板上表面的另一侧涂覆一层0.5mm×2mm大小、20μm厚的敏感电极。
将制作好的带有参考电极和敏感电极的CeO2基板以2℃/min的升温速率升温至800℃并保持2h，最后降至室温。
3.粘结具有加热电极的Al2O3陶瓷板。将Al2O3粉末0.8g和水玻璃 (Na2SiO3·9H2O)3mL配制成无机粘合剂，使用上述粘合剂将CeO2基板的下表面(未进行任何操作的一面)与同样尺寸的带有Pt加热电极的Al2O3陶瓷板 (长宽2×2mm、厚度0.2mm)进行粘结；
4.器件焊接、封装。将器件焊接在六角管座上，套上防护罩，压合固定，制作完成CeO2基混成电位型丙酮传感器。
实施例2：
以1000℃烧结的La0.8Sr0.2CoO3材料作为敏感电极材料，制作丙酮传感器，其制作过程为：
将前述方法所制备的La0.8Sr0.2CoO3在马弗炉里以1000℃烧结2h得到敏感电极材料La0.8Sr0.2CoO3(1000℃)，器件制作过程与实施例1相同。
实施例3：
以1200℃烧结的La0.8Sr0.2CoO3材料作为敏感电极材料，制作丙酮传感器，其制作过程为：
将前述方法所制备的La0.8Sr0.2CoO3在马弗炉里以1200℃烧结2h得到敏感电极材料La0.8Sr0.2CoO3(1200℃)，器件制作过程与实施例1相同。
将传感器连接在Rigol信号测试仪上，分别将上述三种传感器置于空气、50ppm丙酮的气氛中进行电压信号测试；将以La0.8Sr0.2CoO3(1000℃)做敏感电极材料的传感器置于空气、1ppm、2ppm、5ppm、10ppm、20ppm和50ppm 丙酮的气氛中进行电压信号测试。
表1：以La0.8Sr0.2CoO3(800℃)、La0.8Sr0.2CoO3(1000℃)和La0.8Sr0.2CoO3 (1200℃)为敏感电极材料的传感器对50ppm丙酮气体的ΔV值
表2：以La0.8Sr0.2CoO3(1000℃)为敏感电极材料的传感器的ΔV随丙酮浓度的变化
表1中列出了分别以La0.8Sr0.2CoO3(800℃)、La0.8Sr0.2CoO3(1000℃) 和La0.8Sr0.2CoO3(1200℃)为敏感电极材料制作的CeO2基混成电位型传感器在50ppm丙酮气氛中的电动势和在空气中的电动势的差值。从表中可以看到，三种器件对丙酮的响应特性并不相同，其中使用La0.8Sr0.2CoO3(1000℃)为敏感电极材料的器件的电动势变化值最大，在待测气体中的响应值为-77mV，相对大于La0.8Sr0.2CoO3(800℃)器件的-27mV和La0.8Sr0.2CoO3(1200℃)器件的-17mV。可见使用La0.8Sr0.2CoO3(1000℃)为敏感电极材料的器件表现出了最好的气敏特性。
与此同时，表2列出了以La0.8Sr0.2CoO3(1000℃)为敏感电极材料制作的 CeO2基混成电位型传感器在不同浓度丙酮的气氛中的电动势和在空气中的电动势的差值随丙酮浓度递增的变化值。可以看到La0.8Sr0.2CoO3(1000℃)器件表现出了很高的灵敏度，而且对于低浓度丙酮也有很大的响应值。由此两个结果可见，改变敏感电极材料的烧结温度会改善敏感材料的电化学催化活性和多孔性，找到最适合应用在CeO2基板上的材料，从而提高发生在传感器电极上的反应效率构筑了高灵敏度的CeO2基混成电位型丙酮传感器。

Claims (3)

1.一种以La0.8Sr0.2CoO3为敏感电极的CeO2基混成电位型丙酮传感器，依次由带有Pt加热电极的Al2O3陶瓷板、CeO2基板、Pt参考电极和敏感电极组成；参考电极和敏感电极彼此分立且对称地制备在CeO2基板上表面的两端，CeO2基板下表面与带有Pt加热电极的Al2O3陶瓷板粘结在一起；其特征在于：敏感电极材料为La0.8Sr0.2CoO3，且由如下方法制备得到，
称取La(NO3)3·6H2O、Sr(NO3)2·4H2O和Co(NO3)2·6H2O，分别溶解于去离子水中，均匀混合在一起形成硝酸盐混合溶液；然后向该硝酸盐混合溶液中加入柠檬酸并搅拌均匀，再在60～90℃下搅拌2～4小时得到湿凝胶；将所得湿凝胶在80～90℃空气中烘干得到易碎的干凝胶；最后把干凝胶破碎研磨，并在800～1200℃条件下烧结2～4小时，得到La0.8Sr0.2CoO3敏感电极材料粉末；其中，La(NO3)3·6H2O、Sr(NO3)2·4H2O、Co(NO3)2·6H2O的用量摩尔比为0.8：0.2：1，柠檬酸和总金属离子的摩尔比为1：0.5～1.5。
2.权利要求1所述的一种以La0.8Sr0.2CoO3为敏感电极的CeO2基混成电位型丙酮传感器的制备方法，其步骤如下：
(1)制作Pt参考电极：在CeO2基板上表面的一端靠近边缘处制成15～20μm厚的条状Pt作为参考电极，将对折的Pt丝用Pt浆粘在参考电极的中间位置作为电极引线；在CeO2基板上表面的另一端靠近边缘处为制备敏感电极的区域，同样将对折的Pt丝用Pt浆粘在该区域CeO2基板的中间位置作为电极引线，然后将CeO2基板在红外灯下烘烤1～2小时，再将CeO2基板在1000～1200℃下烧结1～2小时，使电极引线牢固地粘在参考电极和基板上，最后降至室温；
(2)制作La0.8Sr0.2CoO3敏感电极：将La0.8Sr0.2CoO3敏感电极材料和去离子水混合成浆料，其质量浓度为2～20％；用La0.8Sr0.2CoO3浆料在CeO2基板上表面与参考电极相对的另一侧制成20～30μm厚的条状敏感电极；
(3)将上述制备有参考电极和敏感电极的CeO2基板在800～1200℃下烧结1～3小时；
(4)使用无机粘合剂将CeO2基板下表面和带有Pt加热电极的Al2O3陶瓷板粘结在一起；
(5)将粘合好的器件进行焊接、封装，从而制作得到以La0.8Sr0.2CoO3为敏感电极的CeO2基混成电位型传感器。
3.权利要求1所述的一种以La0.8Sr0.2CoO3为敏感电极的CeO2基混成电位型丙酮传感器在大气环境或糖尿病检测中的应用。
CN201610363060.9A 2016-05-27 2016-05-27 La0.8Sr0.2CoO3为敏感电极的CeO2基混成电位型丙酮传感器、制备方法及其应用 Active CN106093163B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610363060.9A CN106093163B (zh) 2016-05-27 2016-05-27 La0.8Sr0.2CoO3为敏感电极的CeO2基混成电位型丙酮传感器、制备方法及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610363060.9A CN106093163B (zh) 2016-05-27 2016-05-27 La0.8Sr0.2CoO3为敏感电极的CeO2基混成电位型丙酮传感器、制备方法及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106093163A CN106093163A (zh) 2016-11-09
CN106093163B true CN106093163B (zh) 2018-06-29

Family

ID=57230052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610363060.9A Active CN106093163B (zh) 2016-05-27 2016-05-27 La0.8Sr0.2CoO3为敏感电极的CeO2基混成电位型丙酮传感器、制备方法及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106093163B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106770560B (zh) * 2017-01-23 2019-01-22 中国科学技术大学 以锶、铁掺杂的铬酸镧为敏感电极的电位型氢气传感器及其制作方法
CN107091868B (zh) * 2017-04-26 2019-04-12 吉林大学 以LaxSm1-xFeO3为敏感电极材料的混成电位型SO2传感器及其制作方法
CN107860808A (zh) * 2017-11-08 2018-03-30 吉林大学 以SrMnO3为敏感电极的CeO2基丙酮传感器、制备方法及其应用
CN108760848A (zh) * 2018-06-06 2018-11-06 吉林大学 以BiFeO3为敏感电极的CeO2基混成电位型丙酮传感器、制备方法及其应用
CN108593738A (zh) * 2018-06-21 2018-09-28 吉林大学 以MMnO3为敏感电极的混成电位型三乙胺传感器及其制备方法
CN112666230A (zh) * 2020-12-29 2021-04-16 西安电子科技大学 一种丙酮传感器、制备方法、丙酮检测方法
CN112946030B (zh) * 2021-02-03 2022-02-08 吉林大学 基于La2NiFeO6敏感电极的CeO2基三乙胺传感器、制备方法及其应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008216186A (ja) * 2007-03-07 2008-09-18 Ngk Spark Plug Co Ltd アンモニアガスセンサ
CN101845306A (zh) * 2010-03-31 2010-09-29 天津大学 La1-xSrxCoO3钙钛矿催化剂的制备及应用
CN105259239A (zh) * 2015-11-04 2016-01-20 吉林大学 NiNb2O6为敏感电极的YSZ基混成电位型丙酮传感器及制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008216186A (ja) * 2007-03-07 2008-09-18 Ngk Spark Plug Co Ltd アンモニアガスセンサ
CN101845306A (zh) * 2010-03-31 2010-09-29 天津大学 La1-xSrxCoO3钙钛矿催化剂的制备及应用
CN105259239A (zh) * 2015-11-04 2016-01-20 吉林大学 NiNb2O6为敏感电极的YSZ基混成电位型丙酮传感器及制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
High performance mixed potential type acetone sensor based on stabilized zirconia and NiNb2O6 sensing electrode;Fangmeng Liu 等;《Sensors and Actuators B: Chemical》;20160204;第229卷;第200-208页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106093163A (zh) 2016-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106093163B (zh) La0.8Sr0.2CoO3为敏感电极的CeO2基混成电位型丙酮传感器、制备方法及其应用
CN105259239B (zh) NiNb2O6为敏感电极的YSZ基混成电位型丙酮传感器及制备方法
Mukundan et al. Mixed potential hydrocarbon sensors based on a YSZ electrolyte and oxide electrodes
Liu et al. Synthesis of ammonia at atmospheric pressure with Ce0. 8M0. 2O2− δ (M= La, Y, Gd, Sm) and their proton conduction at intermediate temperature
CN107655948B (zh) 一种以La2NiO4为敏感电极的YSZ基混成电位型H2S传感器及其制备方法
Maffei et al. Solid oxide fuel cells of ceria doped with gadolinium and praseodymium
CN107860808A (zh) 以SrMnO3为敏感电极的CeO2基丙酮传感器、制备方法及其应用
CN105784813B (zh) 一种以MnNb2O6为敏感电极的稳定氧化锆基混成电位型SO2传感器、制备方法及其应用
CN109946358A (zh) 一种以MTiO3为敏感电极的YSZ基混成电位型SO2传感器、制备方法及其应用
Xu et al. Superior sensitive NiFe2O4 electrode for mixed-potential NO2 sensor
CN107091868B (zh) 以LaxSm1-xFeO3为敏感电极材料的混成电位型SO2传感器及其制作方法
Meng et al. Enhanced sensing performance of mixed potential ammonia gas sensor based on Bi0. 95Ni0. 05VO3. 975 by silver
Li et al. Preparation of BaCe 0.8 Gd 0.2 O 3− δ by the citrate method and its application in the synthesis of ammonia at atmospheric pressure
Sekhar et al. Effect of perovskite electrode composition on mixed potential sensor response
CN105929005A (zh) 基于YSZ和MNb2O6敏感电极的混成电位型低ppm级丙酮传感器、制备方法其及应用
CN106950275A (zh) 以Co1‑xZnxFe2O4为敏感电极材料的丙酮传感器及其制备方法
CN104597095A (zh) 基于Co3V2O8敏感电极和三维三相界面的YSZ基混成电位型NO2传感器及制备方法
CN108760848A (zh) 以BiFeO3为敏感电极的CeO2基混成电位型丙酮传感器、制备方法及其应用
CN108107100A (zh) 以Sm2-xSrxNi2O4为敏感电极材料的丙酮传感器、制备方法及其应用
Liu et al. Mixed potential type acetone sensor based on Ce0. 8Gd0. 2O1. 95 and Bi0. 5La0. 5FeO3 sensing electrode used for the detection of diabetic ketosis
CN108593738A (zh) 以MMnO3为敏感电极的混成电位型三乙胺传感器及其制备方法
Dai et al. High-temperature NO2 sensor based on aluminum/indium co-doped lanthanum silicate oxyapatite electrolyte and cobalt-free perovskite oxide sensing electrode
Sharan et al. Lanthanum gallate based amperometric electrochemical sensor for detecting ammonia in ppm level: Optimization of electrode compositions
CN110596217A (zh) NiTa2O6为敏感电极的糖尿病诊断用全固态丙酮传感器及其制备方法
CN110243878A (zh) 一种以Bi1-xLaxFeO3为敏感电极的混成电位型丙酮传感器、制备方法及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant