[发明专利]一种金纳米孔薄膜电离式氟化亚硫酰传感器

说明书

本发明公开了一种金纳米孔薄膜电离式氟化亚硫酰传感器，包括三个自下而上依次分布的第一、第二和第三电极，第一电极由内表面附着有分布着蒸发沉积法生长金纳米孔薄膜的金属膜基底以及设有小透气孔的电极构成；第二电极由中心设有小引出孔的引出极构成；第三电极由板面设有小深槽的收集极构成；三电极分别通过绝缘支柱相互隔离；小透气孔的孔径为0.6～4mm、小引出孔的孔径为1～6mm，小深槽的边长和孔深分别为1×1～6×8mm和50～200μm；三电极之间的极间距按照小透气孔和小引出孔的孔径及小深槽的边长和孔深设定。该金纳米孔薄膜电离式氟化亚硫酰传感器根据电流检测氟化亚硫酰浓度，工作电压小，收集极电流大，灵敏度高，可检测六氟化硫背景气体中的氟化亚硫酰。

技术领域

本发明涉及气体传感领域，特别是一种金纳米孔薄膜及气体放电原理的电离式氟化亚硫酰传感器。

背景技术

目前已应用于现场检测的SF₆分解气体SOF₂分析仪采用的都是电化学气体传感器。电化学气体传感器体积小、灵敏度高、测量系统简单、最低检测限达到0.1ppm，但也存在选择性差、对SO₂F₂、SOF₂和SOF₄等气体组分无能为力、组分间交叉干扰等问题。为了解决电化学气体传感器存在的问题，基于纳米材料的气体传感器成为研究热点。

多家研究小组采用碳纳米管为核心敏感材料构造了吸附式碳纳米管气体传感器，对SOF₂进行了检测。日本九州大学Junya Suehiro等在2005年和2012年分别研究了叉指电极碳纳米管气体传感器对SF₆气体中交流电晕放电和直流电晕放电的响应，发现传感器的电导随放电时间而逐渐增大，放电能量越高，电导增大越快，说明传感器对SF₆放电分解产物有响应；但是没有研究传感器对具体气体组分的响应特性。2009年以来，重庆大学张晓星等研制了多种纳米材料的气体传感器检测SF₆分解产物。2011年，研制了一种氯化镍掺杂的多壁碳纳米管传感器，实验研究了传感器对SF₆模拟放电产物、20ppm SOF₂、20ppm SO₂F₂和500ppm SO₂气体的气敏响应，发现传感器对SOF₂和SO₂F₂有相似的响应特性，不能有效区分两种气体。2013年，研制了羟基修饰的单壁碳纳米管气敏传感器，实验检测了250ppm和500ppm两个浓度点的SOF₂、SO₂F₂、SO₂和CF₄气体，发现传感器对不同浓度的四种气体均有响应，但传感器恢复过程比较复杂。2014年，采用电化学脉冲沉积法制作了Pt掺杂TiO₂纳米管阵列用作敏感材料，研制了一种TiO₂纳米管传感器，对25-100ppm的SO₂、SOF₂和SO₂F₂气体进行了气敏响应实验，传感器电阻率变化与气体浓度近似呈线性关系；但是传感器易发生硫中毒，影响初始电阻和灵敏度，且需要紫外灯照射进行脱吸附处理。因此，上述方法都不能满足准确在线检测SF₆中SOF₂的要求。