RU2174677C1 - Газовый сенсор для обнаружения химически вредных веществ - Google Patents
Газовый сенсор для обнаружения химически вредных веществ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2174677C1 RU2174677C1 RU2000113899A RU2000113899A RU2174677C1 RU 2174677 C1 RU2174677 C1 RU 2174677C1 RU 2000113899 A RU2000113899 A RU 2000113899A RU 2000113899 A RU2000113899 A RU 2000113899A RU 2174677 C1 RU2174677 C1 RU 2174677C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas sensor
- polyaniline
- sensor
- film
- sensor detecting
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике. Технический результат изобретения - увеличение срока службы и расширение области использования. Сущность: сенсор представляет собой диэлектрическую подложку с взаимопроникающими гребенчатыми электродами, на которые наносится чувствительное покрытие, представляющее собой пленку из смеси двух проводящих полимеров - полистануманилина и полианилина в соотношении 10 : 3.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерительных устройствах для контроля окружающей среды, измерения концентраций и нахождения течей вредных и дорогостоящих газов, контроля герметичности изделий, содержащих вредные химические вещества и других устройств, применяемых в метрологии, в сельском хозяйстве, различных отраслях промышленности, в научных исследованиях.
Известен датчик на аммиак [1]. Конструктивно датчик представляет собой диэлектрическую подложку (ситалл, сапфир, окисленный кремний) с нанесенными на нее взаимопроникающими гребенчатыми электродами. В качестве материалов электродов используются золото и платина. На гребенчатые электроды наносится из раствора соответствующего мономера методом электрополимеризации пленка полианилина, которая легируется никельсодержащими анионами. Работа такого датчика основана на изменении проводимости пленки полианилина при контакте с аммиаком.
Недостатком такого датчика является повышенная чувствительность к влаге и температуре, что приводит к изменению электрофизических параметров, которые, в свою очередь, влияют на величину тех же параметров при взаимодействии с исследуемым газом. Кроме того, органические полимеры имеют свойство стареть со временем, а нежесткость квазиодномерной решетки приводит к локализации инжектированного как при окислении, так и при восстановлении заряда в области вызванного им искажения геометрии решетки, и из-за этого происходит изменение электрофизических параметров. Известно устройство, по технической сущности близкое к изобретению. Это сенсор для анализа газообразных веществ [2]. Конструктивно сенсор выполнен так же, как и датчик аммиака [1], только дополнен третьим электродом, а главным отличием является то, что вместо пленки модифицированного полианилина используется пленка из смеси двух проводящих полимеров полисиланоанилина и полианилина.
Недостатком такого сенсора является короткий срок службы (в среднем 1 год) из-за хрупкости чувствительной пленки, которая со временем трескается и отслаивается от подложки.
Кроме того, пленка, состоящая из смеси полианилина и полисиланоанелина, не стойка к парам фтороводорода, что ограничивает использование данного сенсора в ряде отраслей химической промышленности, где используются фтор и плавиковая кислота.
Указанные недостатки устраняются заменой полисиланоанилина на полистануманилин, который, как и первый, наносится на гребенчатые электроды методом электрополимеризации из раствора соответствующего мономера.
Проведенный нами анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволяет установить, что нами не обнаружены аналоги вышеразрабатываемого устройства. Выявленный аналог позволяет определить совокупность соответственных по отношению к усматриваемому нами техническому результату отличительных признаков для заявляемого объекта изобретения. Структура и свойства полистануманилина позволяют отнести его по аналогии с полианилином к классу проводящих полимеров.
Принцип патентуемого сенсора основан на протекании обратимых окислительно-восстановительных реакций и других взаимодействий в чувствительном слое, в ходе которых меняется электрическое сопротивление.
Синтез полистануманилина выполняется следующим образом.
Подложка с нанесенной на нее гребенчатой структурой опускается в раствор мономеров анилина и стануманелина. В гальванической ванне при потенциалах от -0,8 до +2,5 В на рабочем электроде, где синтезируется полимер, в режиме циклирования происходит его осаждение в виде тонкой пленки на гребенчатой структуре. Пленка полианилина, которая образуется одновременно при электрополиамеризации, из-за высокого анодного потенциала частично растворяется, и таким образом на рабочем электроде образуется пленка из смеси двух проводящих полимеров - полистануманилина и полианилина в соотношении 10:3. Режим нанесения пленки выбирается таким образом, чтобы достичь минимального содержания полианилина в ней. Этим достигается стабильность пленки проводящего полимера.
Полианилин, оставшийся на гребенчатой структуре, не оказывает заметного влияния на свойства чувствительного слоя сенсора. Пленку полученного полимера не имеет смысла модифицировать различными анионными комплексами и органическими соединениями.
Разработаны методы получения и изготовлены сенсоры на нижеприведенные вещества.
Вещество - Нижний порог срабатывания, мг/м3
SO2 -0,1 - 0,1
HF -0,1 - 0,1
NH3 - 0,05
Cl2 - 0,01
HCl - 0,1
NOx - 1,0
H2S - 1,0
Пример
На ситалловую подложку, на поверхность которой нанесены металлические гребенчатые электроды с толщиной 0,25 мкм, методом электрополимеризации нанесли чувствительный слой, состоящий из смеси двух проводящих полимеров, полистануманилина и полианилина.
SO2 -0,1 - 0,1
HF -0,1 - 0,1
NH3 - 0,05
Cl2 - 0,01
HCl - 0,1
NOx - 1,0
H2S - 1,0
Пример
На ситалловую подложку, на поверхность которой нанесены металлические гребенчатые электроды с толщиной 0,25 мкм, методом электрополимеризации нанесли чувствительный слой, состоящий из смеси двух проводящих полимеров, полистануманилина и полианилина.
Расстояние между соседними пальцами электродов и ширина самих электродов - 40 мкм. В результате электрическое сопротивление получившегося сенсора на чистом воздухе составляет 100 кОм.
Сенсор с подключенным к нему устройством для измерения сопротивления поместили в газовую ячейку и в режиме импульсной подачи газа сначала последовательно подавали аммиак с концентрациями 10 мг/м3 и 500 мг/м3, а потом пары плавиковой кислоты с концентрацией 1 мг/м3.
При подаче аммиака с концентрацией 10 мг/м3 сопротивление сенсора увеличилось почти в 2 раза, т.е. 98 кОм.
При подаче концентрации аммиака 500 мг/м3 сопротивление сенсора изменилось в 20 раз и стало равным 2000 кОм (2 МОм).
При продувке чистым воздухом сопротивление сенсора вернулось к исходному значению. При подаче паров плавиковой кислоты сопротивление уменьшилось до 5 кОм, а после подачи чистого воздуха стало вновь 100 кОм.
Источники информации
1. Патент N 2038590, 6 G 01 N 27/12 "Датчик концентрации аммиака". Крутоверцев С. А. , Летучий Я.А., Антонова О.Ю., Радин С.А., Сорокин С.И., Кузнецов В.Б.
1. Патент N 2038590, 6 G 01 N 27/12 "Датчик концентрации аммиака". Крутоверцев С. А. , Летучий Я.А., Антонова О.Ю., Радин С.А., Сорокин С.И., Кузнецов В.Б.
2. Патент N 2088914 6 G 01 N 27/30 "Сенсор для анализа газообразных веществ". Радин С.А., Иванова О.М., Загарских В.Г., Высочанский А.В.
Claims (1)
- Газовый сенсор для обнаружения химически вредных веществ, выполненный в виде диэлектрической подложки с нанесенными на нее металлическими взаимопроникающими гребенчатыми электродами, на которые нанесена пленка из проводящих полимеров, отличающийся тем, что в качестве чувствительного покрытия используют смесь из двух проводящих полимеров полистануманилина и полианилина в соотношении 10:3, синтезированную в режиме циклирования при потенциалах, изменяющихся в диапазоне от -0,8 до +2,5 в на рабочем электроде.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000113899A RU2174677C1 (ru) | 2000-06-02 | 2000-06-02 | Газовый сенсор для обнаружения химически вредных веществ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000113899A RU2174677C1 (ru) | 2000-06-02 | 2000-06-02 | Газовый сенсор для обнаружения химически вредных веществ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2174677C1 true RU2174677C1 (ru) | 2001-10-10 |
Family
ID=20235595
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000113899A RU2174677C1 (ru) | 2000-06-02 | 2000-06-02 | Газовый сенсор для обнаружения химически вредных веществ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2174677C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011006677A1 (en) | 2009-07-13 | 2011-01-20 | Hochschule Lausitz | Multi-electrode chemiresistor |
RU2692520C1 (ru) * | 2018-07-17 | 2019-06-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" | Способ получения электропроводящих полимерных пленок на поверхности оксидных стекол для определения содержания оксидов азота в воздушной среде |
RU2779966C1 (ru) * | 2021-09-13 | 2022-09-16 | Алексей Алексеевич Лачинов | Диэлектрический газовый сенсор |
-
2000
- 2000-06-02 RU RU2000113899A patent/RU2174677C1/ru active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011006677A1 (en) | 2009-07-13 | 2011-01-20 | Hochschule Lausitz | Multi-electrode chemiresistor |
RU2692520C1 (ru) * | 2018-07-17 | 2019-06-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" | Способ получения электропроводящих полимерных пленок на поверхности оксидных стекол для определения содержания оксидов азота в воздушной среде |
RU2779966C1 (ru) * | 2021-09-13 | 2022-09-16 | Алексей Алексеевич Лачинов | Диэлектрический газовый сенсор |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Li et al. | All-solid-state potassium-selective electrode using graphene as the solid contact | |
US8683672B2 (en) | Nanomaterial-based gas sensors | |
Mousavi et al. | Poly (3, 4-ethylenedioxythiophene)(PEDOT) doped with carbon nanotubes as ion-to-electron transducer in polymer membrane-based potassium ion-selective electrodes | |
US5223117A (en) | Two-terminal voltammetric microsensors | |
Oyama et al. | Hydrogen ion selective microelectrode prepared by modifying an electrode with polymers | |
Barisci et al. | Conducting polymer sensors for monitoring aromatic hydrocarbons using an electronic nose | |
CN108137155A (zh) | 电极及用于检测爆炸物和其他挥发性物质的方法 | |
EP2459997B1 (en) | Multi-electrode chemiresistor | |
De Souza et al. | Free-grown polypyrrole thin films as aroma sensors | |
US5182005A (en) | Reference electrode for chemical sensors | |
Lee et al. | Low-cost microarray thin-film electrodes with ionic liquid gel-polymer electrolytes for miniaturised oxygen sensing | |
Song et al. | All-solid-state carbonate-selective electrode based on a molecular tweezer-type neutral carrier with solvent-soluble conducting polymer solid contact | |
Tsunozaki et al. | Fabrication and electrochemical characterization of boron-doped diamond microdisc array electrodes | |
Belghiti et al. | Boron doped diamond/metal nanoparticle catalysts hybrid electrode array for the detection of pesticides in tap water | |
RU2174677C1 (ru) | Газовый сенсор для обнаружения химически вредных веществ | |
EA036553B1 (ru) | Мультиоксидный газоаналитический чип и способ его изготовления электрохимическим методом | |
D'Eramo et al. | Electrochemical detection of silver ions and the study of metal–polymer interactions on a polybenzidine film electrode | |
JPH0389156A (ja) | ガスセンサ素子 | |
Liu et al. | Effects of water on ionic liquid electrochemical microsensor for oxygen sensing | |
Kozma et al. | Highly hydrophobic TEMPO-functionalized conducting copolymers for solid-contact ion-selective electrodes | |
JP5311501B2 (ja) | ホウ素ドープダイヤモンド電極を用いたpHの測定方法及び装置 | |
Mbah et al. | Solid membrane electrode assembly for on board detection of peroxides based explosives | |
JPH05188036A (ja) | 容量性測定化学センサ装置 | |
Manjakkal et al. | Electrochemical sensors with screen printed Ag| AgCl| KCl reference electrodes | |
RU2088914C1 (ru) | Сенсор для анализа газообразных веществ |