[发明专利]一种黑磷-TiO2

权利要求书

1.一种黑磷-TiO₂纳米管/Ti敏感电极硫化氢传感器，包括传感器外壳和设置在所述传感器外壳内的膜电极，所述传感器外壳与所述膜电极之间为空气室，所述膜电极内设置气体反应室，其特征在于，所述膜电极由外至内为阴极扩散层、阴极催化剂层、Nafion膜和黑磷-TiO₂纳米管/Ti敏感电极，所述黑磷-TiO₂纳米管/Ti敏感电极为表面沉积有纳米黑磷层的TiO₂纳米管/Ti；

所述阴极扩散层与所述传感器外壳通过焊接点连接设置为阴极输出端，所述黑磷-TiO₂纳米管/Ti敏感电极与所述传感器外壳通过焊接点连接设置为阳极输出端，所述气体反应室的顶端设置有带扩散孔的气体过滤帽以供待测硫化氢气体通过，在所述气体过滤帽上设置有第一密封盖；所述传感器外壳上开设有与所述空气室导通的空气流通孔，所述空气流通孔上设置第二密封盖，所述空气室底部设置水排放孔，所述黑磷-TiO₂纳米管/Ti敏感电极底部设置SO₂排放孔。

2.根据权利要求1所述的黑磷-TiO₂纳米管/Ti敏感电极硫化氢传感器，其特征在于，所述阴极输出端、所述阳极输出端和所述气体过滤帽采用不锈钢、铜或钛材料。

3.根据权利要求1所述的黑磷-TiO₂纳米管/Ti敏感电极硫化氢传感器，其特征在于，所述第一密封盖和所述第二密封盖均采用聚四氟乙烯材料。

4.根据权利要求1所述的黑磷-TiO₂纳米管/Ti敏感电极硫化氢传感器，其特征在于，所述膜电极的制备方法包括以下步骤：

1)将多孔钛管放置于丙酮中超声除油15min，再用甲醇或乙醇清洗；然后用400g/L的CrO₃和350g/L的H₂SO₄处理3min，二次蒸馏水超声清洗3次，1mol/L的HF处理10min，二次蒸馏水超声清洗3次，烘干；

2)将经过步骤1)处理得到的多孔钛管在电解液中进行阳极氧化，所述电解液的组成为：0.5～1％的HF，1mol/L的H₂SO₄；电解电位为20V，电解时间为30～120min；电解完毕，用去离子水洗涤，烘干，在500℃的马弗炉中焙烧3h，使所述多孔钛管的内外表面生成TiO₂纳米管，得到TiO₂纳米管/Ti；

3)将红磷在200℃下热处理2h，除去表面的氧化物和杂质，冷却后研磨15min；

4)将TiO₂纳米管/Ti置于管式炉中，并在其内外表面放置步骤3)处理得到的红磷，以每分钟5cm³的速率向管式炉内通入氩气，升温至600～1000℃，保温4～5h，然后以每分钟5℃的速率降温至350℃，保温2h，冷却后形成黑磷纳米层沉积在所述TiO₂纳米管/Ti的内外表面，制得黑磷-TiO₂纳米管/Ti敏感电极；

5)将阴极催化剂浆料喷涂到PTFE膜表面，得到阴极催化剂层；

6)将所述黑磷-TiO₂纳米管/Ti敏感电极和所述阴极催化剂层分别置于Nafion膜两侧，热压，揭去PTFE膜片，在所述阴极催化剂层一侧再加阴极扩散层热压得膜电极。