偿型C0传感器，在基本不损伤对C0气 体响应值的情况下，抑制了对干扰气体（如碳氨化合物，尤其指CsHe气体）的响应，极大地 提高了传感器的选择性。
【附图说明】
[00測 图1是本发明禪合ZnO (+30wt. % 1叫03) -SE和柱状形貌Cr203-SE形成高选择性抵 偿型C0传感器的剖面结构示意图；
[0029] 图2是图1中本发明高选择性抵偿型C0传感器的工作原理图；
[0030] 图3是采用单一化0(+30wt. % Iri2〇3)-SE或单一柱状形貌化203-SE作敏感电极， 用Pt作参考电极的C0传感器的剖面结构示意图；
[0031] 图4是图3中采用单一化0(+30wt. % Iri2〇3)-SE作敏感电极，用Pt作参考电极的 CO传感器在不同温度下对CO气体的响应改善图；
[00对 图5是图3中采用单一化0(+30wt. % Iri203)-SE作敏感电极，用Pt作参考电极的 C0传感器在不同温度下对各气体的响应图；
[0033] 图6是图3中采用单一柱状形貌化化-SE作敏感电极，用Pt作参考电极的C0传 感器在不同温度下对各气体的响应图；
[0034] 图7是图1中的C0传感器在不同温度下对各气体的响应图；
[0035] 图8是图1中的C0传感器在固定温度下对不同浓度的气体的阶梯曲线图；
[003d 图9是图1中本发明高选择性抵偿型CO传感器在固定温度下对气体的不同浓度 取对数后的线性曲线图。
[0037] 附图标记说明：
[003引 1、固体电解质；2、敏感电极；3、参考电极；4、电极引线；5、Pt参考电极。
【具体实施方式】
[0039] W下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述， 但本发明并不限于该些实施例。
[0040] 如图1所示，本发明公开的高选择性抵偿型C0传感器包括固体电解质1、敏感电 极2、参考电极3和电极引线4,电极引线4由敏感电极2和参考电极3分别引出，固体电解 质1为管式YSZ，敏感电极2和参考电极3均设置在固体电解质1外侧，敏感电极2为基于 In2〇3渗杂ZnO复合敏感电极，参考电极3为柱状形貌化2〇3参考电极。
[0041] 如图2所示，本发明高选择性抵偿型C0传感器的工作原理为：将C0传感器放入测 试装置中，将从敏感电极2和参考电极3上引出的电极引线链接到在数字万用表的正极和 负极上组成电路，通入一定量的C0气体，则敏感电极2、参考电极3上将产生如下混合电位 反应：
[0042] CO+〇2-一C0 2+2e-
[0043] 1/2〇2巧e-一 0 2-
[0044] 由敏感电极2、参考电极3上的电化学反应所产生的氧离子，在固体电解质1上 不断移动产生电荷的变化，通过数字万用表采集输出电动势来感知电荷的大小。柱状形貌 &2化对目标气体的响应值基本低于lOmV，对干扰气体的响应值与渗杂了 10-50wt. % Iri2〇3 的化0的敏感电极相一致，基本差别不大于lOmV，渗杂了 10-50wt. %咕化的化0敏感电极 与柱状形貌化化参考电极的响应特性都符合混合电位型传感器的工作原理，它们各自混 合电位与气体浓度的对数呈线性关系。当禪合渗杂了 10-50wt. % Iri2化的ZnO敏感电极与 柱状形貌〇2〇3参考电极形成抵偿型传感器时，总的混合电位也与气体浓度的对数呈线性 关系，符合混合电位的工作原理，在基本不损伤对C0气体响应值的情况下，大大地抑制了 对干扰气体（如碳氨化合物，尤其指CsHe气体）的响应，从而显著提高传感器的选择性和灵 敏性。
[0045] 另外，作为优选，所述敏感电极和参考电极的宽度均为2-4mm。进一步优选，所述敏 感电极和参考电极的宽度均为3mm。
[0046] 作为优选，所述敏感电极为10-50wt. % (1叫〇3占化0质量的比重）In 2〇3渗杂化0 复合敏感电极。进一步优选，所述敏感电极为30wt. % (In2〇3占ZnO质量的比重）Iri2〇3渗 杂ZnO复合敏感电极。
[0047] 作为优选，所述固体电解质为固体氧离子导体材料管式YSZ。
[0048] 本发明公开了上述高选择性抵偿型C0传感器的制备方法，所述制备方法包括W 下步骤：
[0049] A采用等静压技术制成管式YSZ巧件，然后在空气环境中于500-900°C排胶2-化 后，再放入高温炉中于1350-1550°C下烧结2-化成型得固体电解质；
[0050] B制得敏感电极用浆料，采用涂覆法在固体电解质外侧表面感应区内涂覆敏感电 极浆料，制备敏感电极，敏感电极的宽度控制在2-4mm;
[0化1] C将步骤B所得样品放入高温炉中于1000-1300°C烧结2-化成型；
[0052] D制得柱状形貌化2化参考电极用浆料，采用涂覆法在所述管式YSZ外侧表面感应 区内涂覆参考电极浆料，制备参考电极，参考电极的宽度控制在2-4mm;
[0化3]E将步骤D所得样品放入高温炉中于800-900°C烧结2-化成型；
[0054]F分别在敏感电极和参考电极表面用Pt丝引出高温电极引线，得高选择性抵偿型 C0传感器成品。
[0化5] 其中，所述感应区的制备方法为，将固体电解质封闭端外表面打磨得到感应区。
[0化6] 作为优选，步骤C和步骤E中的样品在烧结前均在120-150°C下烘干6-12h。
[0化7] 作为优选，步骤C中样品的烧结温度为1200°C，步骤E中样品的烧结温度为 900 °C。
[0化引作为优选，步骤D中敏感电极的制备方法为；将渗杂了 10-50wt. % (1化03占化0 质量的比重）Iri2化的ZnO浆料采用涂覆法形成于感应区内，干燥。进一步优选，敏感电极的 制备方法为；将渗杂了 30wt. % (In203占ZnO质量的比重）In 203的ZnO浆料采用涂覆法形 成于感应区内，于烘干箱在120-150°C下烘干6-12h。
[0059] 表1 ;实施例1-5的参数设置表
[0060]
【主权项】
1. 一种高选择性抵偿型CO传感器，包括固体电解质、敏感电极、参考电极和电极引 线，所述电极引线由敏感电极和参考电极分别引出，其特征在于，所述的固体电解质为管式 YSZ，所述敏感电极和参考电极均设置在固体电解质外侧，所述敏感电极为基于In 2O3掺杂 ZnO复合敏感电极，所述参考电极为柱状形貌Cr2O 3参考电极。
2. 根据权利要求1所述的高选择性抵偿型CO传感器，其特征在于，所述敏感电极和参 考电极的宽度均为2-4mm。
3. 根据权利要求1所述的高选择性抵偿型CO传感器，其特征在于，所述敏感电极为 10-50wt. % (In2O3占ZnO质量的比重）In 203掺杂ZnO复合敏感电极。
4. 根据权利要求1所述的高选择性抵偿型CO传感器，其特征在于，所述敏感电极为 30wt. % (In2O3占ZnO质量的比重）In 203掺杂ZnO复合敏感电极。
5. 根据权利要求1所述的高选择性抵偿型CO传感器，其特征在于，所述固体电解质为 固体氧离子导体材料管式YSZ。
6. -种高选择性抵偿型CO传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步 骤： A采用等静压技术制成管式YSZ坯件，然后在空气环境中于500-900°C排胶2-4h后，再 放入高温炉中于1350-1550°C下烧结2-4h成型得固体电解质； B制得敏感电极用浆料，采用涂覆法在管式YSZ外侧表面感应区内涂覆敏感电极浆料， 制备敏感电极，敏感电极的宽度控制在2-4mm ; C将步骤B所得样品放入高温炉中于1000-1300°C烧结2-4h成型； D制得参考电极用浆料，采用涂覆法在所述管式YSZ外侧表面感应区内涂覆参考电极 衆料，制备参考电极，参考电极的宽度控制在2-4mm ; E将步骤D所得样品放入高温炉中于800-900°C烧结2-4h成型； F分别从敏感电极和参考电极表面引出电极引线，得高选择性抵偿型CO传感器成品。
7. 根据权利要求6所述的高选择性抵偿型CO传感器的制备方法，其特征在于，步骤C 和步骤E中的样品在烧结前均在120-150°C下烘干6-12h。
8. 根据权利要求6所述的高选择性抵偿型CO传感器的制备方法，其特征在于，步骤D 中敏感电极的制备方法为：将掺杂了 10_50wt. % (In2O3占ZnO质量的比重）In2O3的ZnO浆 料采用涂覆法形成于感应区内，干燥。
【专利摘要】本发明涉及一种用于CO浓度测量的抵偿型CO传感器，其包括固体电解质、敏感电极、参考电极和电极引线，所述电极引线由敏感电极和参考电极分别引出，固体电解质为管式YSZ，敏感电极和参考电极均设置在固体电解质外侧，敏感电极为基于In2O3掺杂ZnO复合敏感电极，参考电极为柱状形貌Cr2O3参考电极。并公开了CO传感器的制备方法。本发明抵偿型CO传感器在基本不损伤对CO气体响应值的情况下，抑制了对干扰气体(如碳氢化合物，尤其指C3H6气体)的响应，极大地提高了传感器的选择性。
【IPC分类】G01N27-407, G01N27-417
【公开号】CN104749235
【申请号】CN201510108513
【发明人】洪磊, 简家文, 孙寿通, 金涵
【申请人】宁波大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月12日