二氧化碳传感器和最新敏感材料

文章来源:本站 发布时间:2018-03-16

目前人们已经研究开发出了红外线吸收法、电化学式、热传导式、电容式及固体电介质CO2传感器及检测仪,其中红外线吸收法和色谱法方法与CO基本相似。

固体电解质CO2气体传感器是由Gauthier提出的。初期用K2CO3固体电解质制备的电位型CO2传感器,受共存水蒸气影响很大,难以实用;后来有人利用稳定化锆酸盐ZrO2-MgO设计一种CO2敏感传感器,LaF3单晶与金属碳酸盐相结合制成的CO2传感器具有良好的气敏特性,在此基础上有人提出利用稳定化锆酸盐/碳酸盐相结合成的传感器。1990年日本山添等人采用NASICON(Na+超导体)固体电解质和二元碳酸盐(BaCO3 Na2CO3)电极,使传感器响应特性有了大的改进。但是,这类电位型的固态CO2传感器需要在高温(400~600℃)下工作,且只适宜于检测低浓度CO2,应用范围受到限制。

现有采用聚丙烯腈(PAN )、二甲亚砜(DM SO)和高氯酸四丁基铵(TBA P)制备了一种新型固体聚合物电解质。以恰当用量配比PAN(DM SO)2(TBA P)2聚合物电解质呈有高达10-4S•cm-1的室温离子电导率和好的空间网状多孔结构,由其在金微电极上成膜构成的全固态电化学体系,在常温下对CO2气体有良好的电流响应特性,消除了传统电化学传感器因电解液渗漏或干涸带来的弊端,又具有体积小、使用方便的独到优点。

电容式传感器是利用金属氧化物一般比其碳酸盐的介电常数要大,利用电容的变化来检测CO2。报道采用溶胶—凝胶法,以醋酸钡和钛酸丁脂为原材料,乙醇和醋酸为溶剂制备了BaTiO3纳米晶材料。采用这种纳米晶材料为基体,制备电容式CO2气体传感器。

光纤CO2传感器利用CO2与水结合后,生成的碳酸酸性很弱,其酸性的检测多采用灵敏度较高的荧光法,如杨荣华等人研制的基于荧光碎灭原理的固定有叶琳的聚氯乙烯敏感膜,其原理是利用环糊精对叶琳的荧光增强效应,且该荧光能被溶液中二氧化碳碎灭,该膜响应速度快、重现性好、抗干扰能力强,测定碳酸的范围达到了4.75×10-7~3.90×10-5mol/L,这对化学传感器来说是一个较好的性能指标。该方法克服了化学发光传感器消耗试剂的不足,不必连续不断地在反应区加送试剂。

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