[发明专利]一种低功耗高灵敏度的固体电解质传感器的制备方法

说明书

本发明属于电解质传感器领域，涉及一种低功耗高灵敏度的固体电解质传感器，具体涉及一种低功耗高灵敏度的固体电解质传感器的制备方法。所述电解质传感器包括基板和涂覆有敏感电极和参考电极的固体电解质中空纤维，其中基板的一面设有铂带、加热丝或加热设备，基板的另一面涂有第一铂浆带和第二铂浆带，固体电解质中空纤维上设有敏感电极端和参考电极端，固体电解质中空纤维的敏感电极端与第一铂浆带相接，固体电解质中空纤维的参考电极端与第二铂浆带相接；本发明提高了传感器的灵敏度，并且这种结构的传感器可以集成两种或以上敏感电极，实现一个器件同时检测几种气体的功能，更加方便地测量混合气体中的多种成份。

技术领域

本发明属于电解质传感器领域，涉及一种低功耗高灵敏度的固体电解质传感器，具体涉及一种低功耗高灵敏度的固体电解质传感器的制备方法。

背景技术

全固态气体传感器具有结构简单、价格低廉、体小质轻、能够进行原位测量和易构建传感网络等优点，因此备受学术界和产业界的关注。在全固态气体传感器中，金属氧化物半导体型和固体电解质型具有广阔的应用前景。金属氧化物半导体型具有灵敏度高、响应速度快、长期稳定性好的优点，但是选择性、一致性和线性需要改善。固体电解质型传感器除了具有金属氧化物半导体型传感器的优点外，还具有良好的选择性、一致性、线性、热稳定性和化学稳定性，所以该类传感器是目前备受关注的研究热点，也是目前已经实用化的一种传感器。其中钇稳定氧化锆类氧传感器被广泛应用于汽车尾气检测中。

早期对于材料的制备受到广大研究者关注，大量的金属氧化物材料被研究如：LaCoO₃, ZnFe₂O₄, NiCr₂O₄, ZnCr₂O₄, WO₃, NiO, SnO₂, La_0.8Sr_0.2FeO₃等；除了选择合适的敏感电极材料外，提高传感器灵敏度可以通过提高YSZ（钇稳定氧化锆）基材的导电率，三相界面处电极与电解质的粘结度，电极层的多孔性等几个方面。如吉林大学的卢革宇小组即通过氢氟酸腐蚀的方法增加YSZ基板的粗糙度来提高三相界面的面积，从而有效地提高传感器的灵敏度。传统的固体电解质类型的传感器一般都是单一平板型或圆柱状。这类传感器需要在高温下(700-800^oC)工作,在500^oC以下的工作温度灵敏度偏低，高温不仅需要高的功耗，同时又降低了传感器的易用性。因此，提高响应的灵敏度和降低传感器的功耗更有助于这类传感器的应用。

随着微纳米科学与技术的发展，越来越多的基于微纳米材料的传感器被开发出来，工作温度处于500^oC及以下的中低温区。这类材料超高的比表面积，有利于提高三相界面反应位点，如CeO₂，LSM微纳米纤维已经被制备出来，表现出较好的低温导电性能。但是目前常用的传感器件主要是平板型和管式，需要较高的工作温度，同时也不利于进行集成化设计。

发明内容

本发明为解决常用的传感器件主要是平板型和管式，需要较高的工作温度，不利于进行集成化设计的技术难题，公开了一种低功耗高灵敏度的固体电解质传感器的制备方法。

为解决上述技术难题，本发明采用以下技术方案：

本方法创新地改进了YSZ基固体电解质型传感器的结构，采用相转换法制备YSZ中空微纳米厚度的纤维管替代传统的平板或管式YSZ基材，用多根中空YSZ微纳米管并列排布的形式将单一的敏感单元集成，增大敏感电极的面积。