[发明专利]一种ppb级NO2气体片式传感器及制备方法

说明书

本发明公开了一种ppb级NO₂气体片式传感器及制备方法，通过硬模板法合成介孔WO₃；以YSZ为固体电解质，介孔WO₃为敏感电极制得NO₂气体片式传感器。本发明制备的NO₂片式传感器具有结构简单、灵敏度高、检测限低（60ppb）、选择性和重复性好等优点。

技术领域

本发明涉及NO₂传感器技术领域，尤其是一种介孔氧化钨作为敏感电极NO₂气体片式传感器的制备方法。介孔WO₃粉体通过硬模板法制得，再以介孔WO₃为敏感电极制备NO₂片式传感器。

背景技术

随着经济社会的发展，环境污染越来越严重。化石燃料的燃烧式NO₂污染物的主要来源。NO₂通常会引起酸雨和光化学烟雾，严重威胁生态平衡和人类的身体健康。许多国家的环境法规提到，空气中NO₂的最大允许浓度为5ppm。大气中NO₂的浓度约为0.01ppm，但美国环境保护署认为超过0.65ppm的NO₂对人体健康有相当大的威胁。美国环境保护署还表示，儿童长期暴露在53ppb以上会导致严重的呼吸问题。因此，我国更加重视环境治理，迫切希望研制高灵敏度、ppb级的NO₂传感器。目前NO₂的检测方法有红外光谱法，化学发光法等，这些方法仪器复杂，不易在线连续监测。相比较而言电化学片式传感器因其结构简单、成本低、可在线连续监测而越来越受到人们的关注。在电化学传感器中敏感电极对传感器的响应、灵敏度和选择性等都有很大的影响。但一般的电化学传感器只能检测ppm级的NO₂，无法完全满足环境检测(ppb级)的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高灵敏度ppb级(60ppb)NO₂气体片式传感器及制备方法，其制备方法以介孔WO₃为敏感电极制得NO₂气体片式传感器；其NO₂片式传感器具有结构简单，易于合成，灵敏度高，检测限低，选择性和重复性好等优点。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种高灵敏度ppb级NO₂气体片式传感器的制备方法，该方法包括以下具体步骤：

步骤1：硬模板SBA-15的制备

ⅰ)P123(EO₂₀PO₇₀EO₂₀)和2mol/L的HCl、H₂O按照质量比2:60:15混合，搅拌30-60min至P123完全溶解；

ⅱ)将ⅰ)中的溶液放入水浴锅中，当温度到达40℃时，按照溶液与正硅酸乙酯(TEOS)质量比20:1滴加正硅酸乙酯,40℃搅拌24-48h；

ⅲ)将ⅱ)中溶液转入反应釜，100℃反应12-24h，过滤、洗涤，80℃干燥12-24h；

ⅳ)将干燥好的粉末置于马弗炉中，550℃烧6-10h得到SBA-15；

步骤2：介孔WO₃的合成

ⅰ)硅钨酸与乙醇按质量比为7:20混合，搅拌至硅钨酸溶解；

ⅱ)SBA-15加至ⅰ)中得到的硅钨酸溶液中(质量比为1:5)，超声10-30min，将SBA-15孔道内的气泡排出；

ⅲ)ⅱ)中得到的溶液室温下搅拌12-24h，80℃下干燥12-24h,然后550℃烧4h,得到固体混合物；