[发明专利]基于La2

说明书

一种基于La₂NiFeO₆敏感电极的CeO₂基混成电位型三乙胺气体传感器、制备方法及其在大气气氛中检测三乙胺的应用，属于气体传感器技术领域。由带有Pt加热电极的Al₂O₃陶瓷板、CeO₂基板、Pt参考电极和La₂NiFeO₆敏感电极组成；参考电极和敏感电极彼此分立且对称地制备在CeO₂基板上表面的两端，CeO₂基板下表面与带有Pt加热电极的Al₂O₃陶瓷板粘结在一起；本发明所述传感器为基于固体电解质CeO₂和双钙钛矿氧化物材料电极的混成电位型三乙胺气体传感器，是以CeO₂作为离子导电层，利用具有高电化学催化活性的La₂NiFeO₆复合氧化物材料为敏感电极，通过改变烧结温度来改变敏感电极层的微观形貌，达到提高敏感特性的目的。

技术领域

本发明属于气体传感器技术领域，具体涉及一种基于La₂NiFeO₆敏感电极的 CeO₂基混成电位型三乙胺气体传感器、制备方法及其在大气气氛中检测三乙胺的应用。

背景技术

三乙胺(英文triethylamine，简写TEA)作为重要的有机胺之一，已广泛应用于化工和食品工业。被广泛用作聚合物化反应的催化剂和工业上缓蚀剂的溶剂，并且也作为中间物用于制作各种化学药品。三乙胺溶于水，易挥发，是一种易燃易爆气体，其分子质量大，下沉后就可分布到很大范围内，与空气混合就形成爆炸性混合物。这种混合气体遇高热、明火可能会引起燃烧甚至爆炸。因此三乙胺一旦泄漏，在生产生活中会对生命安全和财产安全造成很大威胁。

此外，三乙胺是一种具有刺鼻气味的有毒气体，环境中浓度过高会给人类健康带来一系列威胁。三乙胺蒸气会对人体皮肤、双眼、呼吸系统及各处黏膜产生刺激，这就会导致人们出现皮肤灼伤、头痛、恶心、眼睛刺激和呼吸紊乱的症状。三乙胺也可以导致肺水肿，严重的情况下甚至会致死，孕妇长期暴露在三乙胺气体中可能会导致胚胎异常。三乙胺也被认为可能是一种致癌物质。根据职业安全健康管理局 (OSHA)的标准，空气中的三乙胺浓度不应超过10ppm。因此在工作场所及室内环境中检测三乙胺气体含量、开展三乙胺传感器技术研究是非常必要的。

目前，检测三乙胺气体主要依赖大型分析仪器，例如气质联谱和光谱等方法，然而其体积大、价格高，无法实时检测等缺点限制了其应用。而气体传感器具有价格低，制作工艺简单、灵敏度高、可用于实时检测等优点，可以应用与构建便携式三乙胺检测仪。因此成为了目前的研究热点。固体电解质气体传感器不仅具有较高灵敏度和选择性，还有结构简单、长期稳定性、体积小、功耗低和成本低廉等优点，可以应用于三乙胺实时监测。

双钙钛矿作为钙钛矿材料的一个子类，由于具有较高的电导率和催化活性在固体燃料电池领域得到广泛研究，其分子通式为AA'B₂O₆，A₂BB'O₆或AA'BB'O₆，其中A和A'通常为碱土元素离子(例如Ca，Sr或Ba)或稀土元素离子(La等)， B和B′为过渡金属原子(例如Fe，Co，Ni，Cu，Zn等)，BO₆和B'O₆八面体以岩盐构型有序排列。双钙钛矿材料具有作为混成电位型气体传感器的敏感电极材料所需的许多特性。首先，氧化还原稳定性是作为敏感电极材料应当具有的重要品质，这几种材料在氧化和还原环境中均能够保持稳定。其次，A₂BB'O₆双钙钛矿材料具有两个“B”位中心，都可能会呈现出不同的氧化态，在还原性气氛中，每种金属都有可能变成多价的，形成更多氧空位，提供更多氧还原的反应位点，使氧的还原反应更加剧烈，同时也具有较高的氧离子电导率。最后，所选用的几种材料与固体电解质之间均具有很好的化学相容性，能够很好地匹配。

发明内容