CN115931993A - 一种以Mn/Ce复合氧化物为敏感电极的YSZ基SO2传感器、制备方法及其应用 - Google Patents
一种以Mn/Ce复合氧化物为敏感电极的YSZ基SO2传感器、制备方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115931993A CN115931993A CN202211403191.7A CN202211403191A CN115931993A CN 115931993 A CN115931993 A CN 115931993A CN 202211403191 A CN202211403191 A CN 202211403191A CN 115931993 A CN115931993 A CN 115931993A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ysz
- sensor
- sensitive electrode
- composite oxide
- 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.)
- Granted
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 19
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 17
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 14
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims description 6
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims description 6
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 6
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 27
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 6
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 abstract description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 2
- TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N disulfur monoxide Inorganic materials O=S=S TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical compound S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 101100136092 Drosophila melanogaster peng gene Proteins 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N alpha-terpineol Chemical compound CC1=CCC(C(C)(C)O)CC1 WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical group [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N delta-terpineol Natural products CC(C)(O)C1CCC(=C)CC1 SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000002795 fluorescence method Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- -1 porosity Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 229910002076 stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 229940116411 terpineol Drugs 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
一种以Mn/Ce复合氧化物为敏感电极的YSZ基混成电位型SO2传感器、制备方法及其在锅炉燃煤烟气SO2检测中的应用,属于气体传感器技术领域。传感器由YSZ基板、敏感电极和用无机粘合剂封闭的参考电极、带有Pt加热器的Al2O3陶瓷板共同组成,YSZ基板下表面与带有Pt加热器的Al2O3陶瓷板粘结在一起。本发明以固体电解质材料YSZ作为离子导电层,利用Mn/Ce复合氧化物作为敏感电极,并通过硫酸盐在敏感电极材料中加入量的改变来调节传感器的检测范围,从而促进这种传感器在锅炉燃煤烟气SO2检测领域中的实用化。本发明制备的传感器具有较高的灵敏度,较高的检测上限、较短的响应和恢复时间以及良好的选择性。
Description
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Mn/Ce复合氧化物为敏感电极的YSZ基混成电位型SO2传感器、制备方法及其在锅炉燃煤烟气SO2检测中的应用。
背景技术
目前,我国仍然是煤炭消耗量最大的国家之一。锅炉燃煤烟气中过量排放的SO2会造成酸雨等一系列环境污染问题,并对自然界中的动植物造成严重危害,甚至危及人类的生命健康。因此,实时、准确地监测锅炉燃煤烟气中的SO2排放量对保护生态环境和保障人体健康都具有重要意义。
目前,SO2的检测方法主要有紫外荧光法和溶液吸收法等。这些方法精确度高,但操作方法复杂,成本相对较高,无法实现小型化和便捷化,更不能满足原位监测的需求。而气体传感器由于具有体积小、成本低、灵敏度高等优点,可以与大型仪器互为补充,成为了当下气体检测领域的研究热点。基于YSZ固体电解质的混成电位型气体传感器是电化学型气体传感器的一个重要分支,其优点主要是灵敏度较高,选择性较好且具有在苛刻环境(高温、高湿、多种气体共存)下的可靠性。
YSZ基SO2气体传感器的敏感机理可简述为:SO2气体分子通过敏感电极层向三相界面(TPB:气体、敏感电极和YSZ基板的交界面)扩散,在扩散过程中会发生气相催化反应(1),使SO2气体分子被消耗一部分,浓度降低。在三相界面处,同时发生氧的电化学还原反应(2)和SO2的电化学氧化反应(3),反应(2)和(3)构成一个局部电池,当反应速率相等时,达到平衡,在敏感电极上形成混成电位,敏感电极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,而反应速率则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)以及三相界面的活性位点数。
反应式如下:
2SO2+O2=2SO3 (1)
O2+4e-=2O2- (2)
2SO2+2O2-=2SO3+4e- (3)
目前,为了实现固体电解质型气体传感器对于SO2气体的检测,国内外的研究者对于敏感电极材料的制备和筛选做了一些研究。例如,以SrMoO4为敏感电极材料的YSZ基混成电位型SO2传感器可检测20ppb~1ppm浓度范围的SO2气体,灵敏度达-29mV/decade(Fangmeng Liu,Jing Wang,Li Jiang,Rui You,Qingji Wang,Caileng Wang,Zetian Lin,Zijie Yang,Junming He,Ao Liu,Peng Sun,Xu Yan,Geyu Lu,Compact and planar typerapid response ppb-level SO2 sensor based on stabilized zirconia and SrMoO4sensing electrode,Sensors and Actuators B:Chemical 307(2020)127655)。该SO2传感器对于低浓度的SO2检测具有不错的敏感性能,但是较高浓度(ppm量级)的SO2检测仍然是固体电解质型SO2传感器的开发重点与难点。
发明内容
本发明的目的是提供一种以Mn/Ce复合氧化物为敏感电极的YSZ基混成电位型SO2传感器、制备方法及其在锅炉燃煤烟气SO2检测领域中的应用。本发明通过在敏感材料中加入不同比例的MnSO4来调控其检测范围,从而促进这种传感器在锅炉燃煤烟气SO2检测领域中的实用化。本发明所得到的传感器除了具有较高的灵敏度外,还具有较高的检测上限、较短的响应和恢复时间以及良好的选择性。
本发明所涉及的SO2传感器是基于YSZ固体电解质和Mn/Ce复合氧化物敏感电极构筑的新型SO2传感器,YSZ作为离子导电层。
本发明所述的一种以Mn/Ce复合氧化物为敏感电极的YSZ基混成电位型SO2传感器,如图1所示,由YSZ基板、参考电极和敏感电极、带有Pt加热器的Al2O3陶瓷板组成;参考电极和敏感电极彼此分立且对称地制备在YSZ基板上表面的两端,YSZ基板下表面与带有Pt加热器的Al2O3陶瓷板粘结在一起,Pt加热器位于YSZ基板下表面和Al2O3陶瓷板之间,敏感电极材料由如下方法制备得到:
按照Mn与Ce摩尔比为0.2~0.8:1的比例称取Mn(CH3COO)2·4H2O和Ce(NO3)4,混合均匀并在700~900℃下烧结1.5~3.0小时得到固体粉末;然后,再按照MnSO4与Mn(CH3COO)2·4H2O摩尔比为0.01~0.04:1的比例,将MnSO4与得到的固体粉末混合均匀,并在700~900℃下烧结1.5~3.0小时,从而得到Mn/Ce复合氧化物敏感电极材料。
本发明所述的一种以Mn/Ce复合氧化物为敏感电极的YSZ基混成电位型SO2传感器的制备方法,其步骤如下:
(1)制作电极引线:在YSZ基板上表面的一端靠近边缘处制备15~25μm厚的点状Pt,将对折的Pt丝用Pt浆粘在点状Pt上作为参考电极引线;在YSZ上表面的另一端靠近边缘处同样制备15~25μm厚的点状Pt,将对折的Pt丝用Pt浆粘在该点状Pt上作为敏感电极引线;然后将YSZ基板在红外灯下烘烤1~2小时,再将YSZ基板在900~1100℃下烧结0.5~1.0小时,使电极引线牢固地粘在参考电极和YSZ基板上,最后降至室温;
(2)制作参考电极:量取水玻璃(Na2SiO3·9H2O)2.5~4.5mL,称取Al2O3粉体0.5~1.0g,将水玻璃与Al2O3粉体混合均匀,制得无机粘合剂;然后用毛笔蘸取无机粘合剂在YSZ基板上表面参考电极引线之上的位置用涂抹的方式制备100~200μm厚的条状参考电极;
(3)制作敏感电极:将敏感电极材料和去离子水混合成浆料,其质量浓度为2~20%;用毛笔蘸取该浆料在YSZ基板上表面敏感电极引线之上的位置用涂抹的方式制备80~120μm厚的条状敏感电极;
(4)使用步骤(2)中制得的无机粘合剂将YSZ基板下表面与带有Pt加热器的Al2O3陶瓷板粘结在一起;其中,带有Pt加热器的Al2O3陶瓷板是在Al2O3陶瓷板上丝网印刷Pt得到的,作为器件的加热板使用;
(5)将步骤(4)得到的YSZ基板在红外灯下烤干后于500~700℃下烧结1.5~3.0小时,最后降至室温;高温烧结时的升温速率为3~6℃/min;
(6)将烧结后的器件进行焊接、封装,从而制作得到本发明所述的以Mn/Ce复合氧化物为敏感电极的YSZ基混成电位型SO2传感器。
本发明的优点:
(1)本发明采用YSZ固体电解质材料作为传感器的离子导电层,并采用高温混合烧结法制备Mn/Ce复合氧化物材料作为传感器的敏感电极材料,制备方法简单,条件易控制,适合批量化的工业生产。
(2)本发明在敏感电极材料中加入MnSO4,通过控制TPB处电化学反应的平衡状态来实现调控传感器检测范围的目的,使传感器可以工作在较大浓度(1~500ppm)的SO2气体环境中,解决了现有SO2传感器普遍检测范围较低的问题。
(3)本发明采用平板式的传感器结构,体积小,成本低,适合大批量生产。
附图说明
图1:本发明所述的YSZ基混成电位型SO2传感器的结构示意图。
各部分名称:参考电极1、敏感电极2、Pt丝电极引线3、YSZ基板4、Pt加热器5、Al2O3陶瓷板6、无机粘合剂7。
图2:本发明所制得的敏感电极材料的XRD图(横坐标为角度,纵坐标为强度)。
如图2所示,各敏感电极材料衍射峰与立方萤石结构的CeO2标准卡片JCPDS#34-394很好地对应,仅有位于36°和38°的微小峰对应于MnO(JCPDS#4-326),这是由于材料形成了固溶体。由于MnSO4添加量较少,仅33°附近主峰的峰值逐渐增加,而其他小峰不可见。
图3:0.2Mn/Ce、0.4Mn/Ce、0.6Mn/Ce、0.8Mn/Ce敏感电极材料制作的传感器对10ppm SO2的响应值对比曲线(响应值ΔV被定义为传感器参考电极与敏感电极间在样品气体中的输出电压信号Vgas与传感器参考电极与敏感电极间在空气中的输出电压信号Vair之差,即ΔV=Vgas-Vair)。其中,横坐标为时间,纵坐标为响应值,工作温度为650℃。
如图3所示,0.6Mn/Ce作为敏感电极材料制作的器件对于10ppm SO2具有最大的响应值,大概为-30mV左右,表现出最佳的气敏性能。
图4:利用0.6Mn/Ce作为敏感电极材料的传感器对于1~20ppm SO2的连续响应曲线(其中,横坐标为时间,纵坐标为响应值,工作温度为650℃)。
如图4所示,器件对SO2的响应值随浓度升高逐渐增大,但当SO2浓度为20ppm时,传感器的响应值反而降低,说明传感器达到饱和,该传感器的检测范围为1~10ppm,相对较窄,限制了其在实际环境中的应用。
图5:SM1、SM2、SM3、SM4敏感电极材料(分别对应图a~图d)制作的传感器对于不同浓度SO2的连续响应曲线。
如图5所示,SM1、SM2、SM3、SM4敏感电极材料制作的传感器的检测范围逐渐增大,它们分别可以检测1~50ppm、2~100ppm、10~200ppm,20~500ppm浓度的SO2气体。由此可见,通过硫酸盐的加入,传感器的检测范围得到了调控,检测上限提升。
图6:利用SM2作为敏感电极材料制作的传感器对于20ppm不同气体的选择性柱形图。
如图6所示,以SM2为敏感电极材料制作的器件的选择性良好,对于20ppm SO2气体的响应值远远高于对其他气体(NH3、NO2、CO、乙醇、丙酮等)。因此该器件在多种气体共存的环境中的抗干扰能力较好。
图7:以SM2为敏感电极材料制作的器件的响应值稳定性曲线(a)和响应值变化率曲线(b)(其中,横坐标为时间,纵坐标分别为响应值和响应值的相对变化率)。
如图7所示,为以SM2为敏感电极材料制作的器件在10天内的稳定性测试,从图中可以看出,器件在10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:
用混合烧结方法制备Mn/Ce复合氧化物材料,将其作为敏感电极材料制作YSZ基混成电位型SO2传感器,并测试传感器气敏性能,具体过程如下:
(1)制作电极引线:在长宽2×2mm、厚度0.2mm的YSZ基板上表面的一端靠近边缘处制备20μm厚的点状Pt,将对折的Pt丝用Pt浆粘在Pt点上作为参考电极引线;在YSZ基板上表面的另一端靠近边缘处制备20μm厚的点状Pt,将对折的Pt丝用Pt浆粘在YSZ基板上表面的另一端靠近边缘处作为敏感电极引线;然后将YSZ基板在红外灯下烘烤1.5小时,再将YSZ基板在1000℃下烧结0.5小时,从而排除Pt浆中的松油醇,使电极引线牢固地粘在参考电极和YSZ基板上,最后降至室温;
(2)制作参考电极:量取水玻璃(Na2SiO3·9H2O)3mL,称取Al2O3粉体0.8g,将水玻璃与Al2O3粉体混合均匀,制得无机粘合剂;然后用毛笔蘸取无机粘合剂在YSZ基板上表面的一端参考电极引线之上的位置用涂抹的方式制备150μm厚的条状参考电极;
(3)制作敏感电极:首先用混合烧结法制备Mn/Ce复合氧化物材料。按照摩尔比Mn:Ce=0.2:1、0.4:1、0.6:1、0.8:1称取Mn(CH3COO)2·4H2O和Ce(NO3)4,混合均匀并在800℃下烧结两个小时得到固体粉末,分别记作0.2Mn/Ce、0.4Mn/Ce、0.6Mn/Ce、0.8Mn/Ce;然后再按照摩尔比MnSO4:Mn(CH3COO)2·4H2O=0.01:1、0.02:1、0.03:1、0.04:1的比例称取MnSO4,将MnSO4与0.6Mn/Ce混合均匀并在800℃下烧结两个小时得到固体粉末,分别记作SM1、SM2、SM3、SM4;取上述敏感电极材料和去离子水于玛瑙研钵中,充分研磨0.5h,混合成浆料,用毛笔蘸取浆料在YSZ基板上表面的另一端敏感电极引线之上的位置用涂抹的方式制备0.67mm×2mm大小、100μm厚的敏感电极。
(4)使用步骤(2)中制得的无机粘合剂将YSZ基板下表面与带有Pt加热器的Al2O3陶瓷板粘结在一起;其中,带有Pt加热器的Al2O3陶瓷板是在Al2O3陶瓷板上丝网印刷Pt得到的,作为器件的加热板使用;
(5)将上述制备有参考电极、敏感电极和Pt加热器的YSZ基板在红外灯下烤干后,将其放入马弗炉600℃保持2h,高温烧结时的升温速率为5℃/min,最后降至室温;
(5)将器件焊接、封装。将器件焊接在六角管座上,套上防护罩,压合固定,从而制作得到本发明所述的以Mn/Ce复合氧化物为敏感电极的YSZ基混成电位型SO2传感器。
将传感器连接在Rigol信号测试仪上,将以传感器置于空气和不同浓度的SO2气氛中进行电压信号测试。
Claims (3)
1.一种以Mn/Ce复合氧化物为敏感电极的YSZ基混成电位型SO2传感器的制备方法,其步骤如下:
(1)制作电极引线:在YSZ基板上表面的一端靠近边缘处制备15~25μm厚的点状Pt,将对折的Pt丝用Pt浆粘在点状Pt上作为参考电极引线;在YSZ上表面的另一端靠近边缘处同样制备15~25μm厚的点状Pt,将对折的Pt丝用Pt浆粘在该点状Pt上作为敏感电极引线;然后将YSZ基板在红外灯下烘烤1~2小时,再将YSZ基板在900~1100℃下烧结0.5~1.0小时,使电极引线牢固地粘在参考电极和YSZ基板上,最后降至室温;
(2)制作参考电极:量取水玻璃Na2SiO3·9H2O 2.5~4.5mL,称取Al2O3粉体0.5~1.0g,将水玻璃与Al2O3粉体混合均匀,制得无机粘合剂;然后蘸取无机粘合剂在YSZ基板上表面参考电极引线之上的位置用涂抹的方式制备100~200μm厚的条状参考电极;
(3)制作敏感电极:将敏感电极材料和去离子水混合成浆料,其质量浓度为2~20%;蘸取该浆料在YSZ基板上表面敏感电极引线之上的位置用涂抹的方式制备80~120μm厚的条状敏感电极;
敏感电极材料为Mn/Ce复合氧化物,是按照Mn与Ce摩尔比为0.2~0.8:1的比例称取Mn(CH3COO)2·4H2O和Ce(NO3)4,混合均匀并在700~900℃下烧结1.5~3.0小时得到固体粉末;然后,再按照MnSO4与Mn(CH3COO)2·4H2O摩尔比为0.01~0.04:1的比例,将MnSO4与得到的固体粉末混合均匀,并在700~900℃下烧结1.5~3.0小时,从而得到Mn/Ce复合氧化物;
(4)使用步骤(2)中制得的无机粘合剂将YSZ基板下表面与带有Pt加热器的Al2O3陶瓷板粘结在一起;
(5)将步骤(4)得到的YSZ基板在红外灯下烤干后于500~700℃下烧结1.5~3.0小时,最后降至室温;高温烧结时的升温速率为3~6℃/min;
(6)将烧结后的器件进行焊接、封装,从而制作得到以Mn/Ce复合氧化物为敏感电极的YSZ基混成电位型SO2传感器。
2.一种以Mn/Ce复合氧化物为敏感电极的YSZ基混成电位型SO2传感器,其特征在于:是由权利要求1所述方法制备得到。
3.权利要求2所述的一种以Mn/Ce复合氧化物为敏感电极的YSZ基混成电位型SO2传感器在锅炉燃煤烟气SO2检测中的应用。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211403191.7A CN115931993B (zh) | 2022-11-10 | 2022-11-10 | 一种以Mn/Ce复合氧化物为敏感电极的YSZ基SO2传感器、制备方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211403191.7A CN115931993B (zh) | 2022-11-10 | 2022-11-10 | 一种以Mn/Ce复合氧化物为敏感电极的YSZ基SO2传感器、制备方法及其应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115931993A true CN115931993A (zh) | 2023-04-07 |
CN115931993B CN115931993B (zh) | 2024-05-24 |
Family
ID=86653104
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202211403191.7A Active CN115931993B (zh) | 2022-11-10 | 2022-11-10 | 一种以Mn/Ce复合氧化物为敏感电极的YSZ基SO2传感器、制备方法及其应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115931993B (zh) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090159445A1 (en) * | 2007-12-20 | 2009-06-25 | General Electric Company | Gas sensor and method of making |
US20090218220A1 (en) * | 2008-02-28 | 2009-09-03 | Nextech Materials Ltd. | Amperometric Electrochemical Cells and Sensors |
WO2010149153A1 (de) * | 2009-06-26 | 2010-12-29 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Potentiometrischer sensor zur kombinierten bestimmung der konzentration eines ersten und eines zweiten gasbestandteils einer gasprobe, insbesondere zur kombinierten bestimmung von co2 und o2, entsprechendes bestimmungsverfahren und verwendung derselben |
CN105784813A (zh) * | 2016-05-15 | 2016-07-20 | 吉林大学 | 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 |
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 |
CN109596676A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-04-09 | 北京市劳动保护科学研究所 | 基于CexMn1-xO2-SnO2材料的气体传感器及其制备和应用 |
CN109850936A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-06-07 | 北京市劳动保护科学研究所 | 一种金属氧化物半导体气敏材料及其制备和应用 |
CN109946358A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-06-28 | 吉林大学 | 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 |
-
2022
- 2022-11-10 CN CN202211403191.7A patent/CN115931993B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090159445A1 (en) * | 2007-12-20 | 2009-06-25 | General Electric Company | Gas sensor and method of making |
US20090218220A1 (en) * | 2008-02-28 | 2009-09-03 | Nextech Materials Ltd. | Amperometric Electrochemical Cells and Sensors |
WO2010149153A1 (de) * | 2009-06-26 | 2010-12-29 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Potentiometrischer sensor zur kombinierten bestimmung der konzentration eines ersten und eines zweiten gasbestandteils einer gasprobe, insbesondere zur kombinierten bestimmung von co2 und o2, entsprechendes bestimmungsverfahren und verwendung derselben |
CN105784813A (zh) * | 2016-05-15 | 2016-07-20 | 吉林大学 | 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 |
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 |
CN109596676A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-04-09 | 北京市劳动保护科学研究所 | 基于CexMn1-xO2-SnO2材料的气体传感器及其制备和应用 |
CN109850936A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-06-07 | 北京市劳动保护科学研究所 | 一种金属氧化物半导体气敏材料及其制备和应用 |
CN109946358A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-06-28 | 吉林大学 | 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 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
YAN, R ET AL.: "Novel shielding and synergy effects of Mn-Ce oxides confined in mesoporous zeolite for low temperature selective catalytic reduction of NOx with enhanced SO2/H2O tolerance", JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS, vol. 396, 5 September 2020 (2020-09-05) * |
杨益环: "基于密度泛函理论的CeO2吸附汞和三氧化硫机理研究", 中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑, no. 1, 15 January 2022 (2022-01-15), pages 014 - 626 * |
钟铁钢;梁喜双;刘凤敏;王彪;全宝富;: "固体电解质S0_2气体传感器特性研究", 传感器世界, no. 06, 25 June 2008 (2008-06-25) * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115931993B (zh) | 2024-05-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104897761B (zh) | 基于分等级In2O3敏感电极的YSZ基混成电位型NO2传感器及制备方法 | |
CN104359959B (zh) | 以Ni3V2O8为敏感电极的YSZ基混成电位型NH3传感器及制备方法 | |
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 | |
CN105572204B (zh) | 基于YSZ和铌铁矿型MNb2O6敏感电极的混成电位型高温NO2传感器及制备方法 | |
Tang et al. | Mixed potential hydrogen sensor using ZnWO4 sensing electrode | |
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 | |
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 | |
CN102866189A (zh) | 复合金属氧化物为敏感电极的nasicon基h2s传感器 | |
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 | |
Li et al. | Mixed-potential type NH3 sensor based on La10Si5. 5Al0. 5O27 electrolyte and CuV2O6 sensing electrode | |
Liu et al. | CeO2-based mixed potential type acetone sensor using MMnO3 (M: Sr, Ca, La and Sm) sensing electrode | |
CN106168598B (zh) | 一种基于YSZ和CoTa2O6敏感电极的混成电位型NO2传感器、制备方法及其应用 | |
CN108205002B (zh) | 一种高气体响应和选择性的LaFeO3基乙醇气体传感器元件及其制备方法 | |
CN114560503A (zh) | 钒酸锰的制备方法、氨传感器的制作方法 | |
CN115931993B (zh) | 一种以Mn/Ce复合氧化物为敏感电极的YSZ基SO2传感器、制备方法及其应用 | |
CN108152337B (zh) | 一种高气敏性能的LaFeO3基乙醇气体传感器及其制备方法 | |
CN111505084A (zh) | 一种传感元件及其制备方法 | |
CN111671427B (zh) | 反尖晶石型Co2SnO4为敏感电极的YSZ基混成电位型H2S传感器及其制备方法 | |
CN111422927A (zh) | 以NiGa2O4为敏感电极材料的YSZ基混成电位型NO2传感器及其制备方法 | |
CN105606679B (zh) | 基于稳定氧化锆和ZnNb2O6敏感电极的高灵敏乙醇传感器及制备方法 | |
CN108169292B (zh) | 一种Au和Cl共修饰的LaFeO3基乙醇气体传感器及其制备方法 | |
Kale et al. | Planar SOX sensor incorporating a bi-electrolyte couple | |
CN110455890B (zh) | 一种基于稳定氧化锆电解质和ZnMoO4敏感电极的全固态低浓度H2S气体传感器检测H2S气体的方法 | |
CN110618181A (zh) | La2CuMnO6为敏感电极的混成电位型丙酮传感器、制备方法及其应用 | |
CN111537585A (zh) | 基于YSZ和CoTiO3敏感电极的混成电位型NO2传感器、其制备方法及其应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |