[发明专利]基于铜催化的二氧化碳微传感器及其制备方法

权利要求书

1.基于铜催化的二氧化碳微传感器，其特征在于，包括：电极外壳，

所述电极外壳的一端设置有第一透气膜；

在所述电极外壳内部设置有工作电极、参比电极和保护电极；所述工作电极、参比电极和保护电极均位于电极内腔室，并浸没于电解液中；在极化电压下，参比电极与工作电极、参比电极与保护电极分别形成两个闭环极化电路；三者均指向所述第一透气膜；其中，所述工作电极位于所述第一透气膜上方第一预设距离处，用于极化经所述第一透气膜扩散至电极表面的二氧化碳气体；所述保护电极位于所述第一透气膜上方第二预设距离处，用于削减中间反应产物的信号干扰；所述参比电极位于所述工作电极的另一端，并位于腔室最上方，用于构成回路。

2.根据权利要求1所述的基于铜催化的二氧化碳微传感器，其特征在于，所述电极外壳的前端设置有移除氧气干扰物的、内部填充有酸性氯化亚铬溶液的电极保护套；所述电极保护套位于所述第一透气膜的下方，与所述电极外壳上部通过环周胶黏，形成相对封闭的、内部填充除氧溶液的电极结构。

3.根据权利要求1所述的基于铜催化的二氧化碳微传感器，其特征在于，所述电极保护套的尖端出口处设置有第二透气膜，所述电极保护套中含有酸性氯化亚铬溶液。

4.根据权利要求1所述的基于铜催化的二氧化碳微传感器，其特征在于，所述电极外壳内部还含有电解液，所述电解液采用单一离子液体，所述电解液用于抑制环境本底中的氢质子。

5.根据权利要求1所述的基于铜催化的二氧化碳微传感器，其特征在于，所述电极外壳采用拉制的玻璃构成，其中一端为尖端结构，另外一端与导线连接，并通过胶黏，形成内部与外界隔绝、中空能够预先填充电解液的所述电极内腔室；所述电极外壳的尖端直径为微米级别，在所述电极外壳的尖端出口处设置有所述第一透气膜。

6.根据权利要求1所述的基于铜催化的二氧化碳微传感器，其特征在于，所述工作电极包括：中空玻璃丝，所述中空玻璃丝中插入有包含尖端和尾端的铂丝，所述铂丝的尖端和尾端暴露于所述中空玻璃丝外、与导线相连接，以向外传输电流极化信号。

7.根据权利要求5所述的基于铜催化的二氧化碳微传感器，其特征在于，所述铂丝的尖端覆盖有铜原子层。

8.基于铜催化的二氧化碳微传感器的制备方法，应用如权利要求1-7任一所述的微传感器，其特征在于，包括：

基于玻璃对铂丝进行封装，分别制备工作电极和保护电极；

基于裸银丝，制备参比电极；

基于玻璃管制备尖端为纳米级的电极外壳，所述电极外壳的尖端出口封填硅胶，形成第一透气膜；

在所述电极外壳内装配所述工作电极、保护电极和参比电极，并填充离子液体电解液；

将电磁绝缘的电缆线分别连接所述工作电极、保护电极和参比电极，三电极通过信号屏蔽线与外置电路连接，以施加极化电位并采集电流信号；电极壳尾端胶黏固定，形成相对密封的电极连接系统；

基于玻璃管制备尖端为微米直径的电极保护套，使用硅胶填充所述电极保护套的尖端，形成第二透气膜；完成二氧化碳微传感器的制备。

9.根据权利要求8所述的基于铜催化的二氧化碳微传感器的制备方法，其特征在于，制备所述工作电极包括：

将所述玻璃拉制成玻璃丝管；

将所述铂丝的一端烧蚀成直径为微米级的铂丝尖端；

将所述铂丝穿入所述玻璃丝管中，暴露铂丝尖端和尾端，中间加热密封；

所述铂丝尖端覆有原子级厚度的催化铜原子层。

10.根据权利要求8所述的基于铜催化的二氧化碳微传感器的制备方法，其特征在于，在所述电极外壳内装配所述工作电极、保护电极和参比电极包括：

将所述工作电极装配入所述电极外壳内，所述工作电极的尖端贴近所述第一透气膜；

装配所述保护电极至所述电极外壳的所述第一透气膜；

装配所述参比电极。