專利名稱：電化學傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種電化學傳感器。
背景技術(shù)：
胼又稱聯(lián)氨，其化學式為N2H4，是一種強極性化合物。胼是一種良好的火箭燃料， 與適當?shù)难趸瘎┡浜希山M成高比沖的可貯存液體推進劑，此外，胼還可以作為單元推進劑用于衛(wèi)星和導彈的姿態(tài)控制上。胼的水合物即水合胼(N2H4 ·Η20)常用于鍋爐水的除氧劑， 并且是橡膠發(fā)泡劑和異煙胼等藥物的原料。但是，胼類物質(zhì)具有高毒、易燃、易爆等特性，長期暴露在空氣中或短時間受高溫作用時會爆炸分解。如果空氣中胼類物質(zhì)的富集濃度過高，會造成大氣污染，危及周圍農(nóng)作物，出現(xiàn)蜂群死亡等現(xiàn)象，此外，胼類蒸氣還具有潛在的致癌性。隨著人們對胼類蒸氣的毒性和潛在致癌性等方面認識的深入，各國對胼類蒸氣在大氣中的排放限制越來越嚴格，例如，我國規(guī)定的工作區(qū)最高允許質(zhì)量濃度為胼(HZ)O. Hmg/m3，一甲基胼(MMH)O. 08mg/m3, 偏二甲胼(UDMH) 0. 5mg/m3。鑒于人們對胼類蒸氣認識的深入和各國對胼類蒸氣的限制，胼類蒸氣的檢測方法得到了廣泛的研究?，F(xiàn)有技術(shù)中公開報道的測定胼類蒸氣的方法主要包括氣相色譜法、氨基亞鐵氰化鈉比色法、對二甲胺基苯甲醛分光度法、紫外分光度法等，但是，上述報道的方法普遍存在操作繁瑣，使用不便的缺點。有鑒于此，本實用新型人考慮，提供一種用于檢測胼類蒸氣的電化學傳感器電化學傳感器，該電化學傳感器具有操作簡單的特點。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種用于檢測胼類蒸氣的電化學傳感器，該電化學傳感器操作簡單。本實用新型提供一種電化學傳感器，包括殼體、工作電極、參比電極、對電極和堿性電解液，所述工作電極包括防水透氣膜、與所述防水透氣膜下表面相接觸的金鎳合金層。優(yōu)選的，還包括設(shè)置于所述殼體內(nèi)、吸附部分所述電解液的第一電解液保持層，所述第一電解液保持層的上表面與所述工作電極的下表面接觸，所述第一電解液保持層的下表面分別與所述參比電極、對電極的上表面接觸。優(yōu)選的，還包括設(shè)置于所述殼體內(nèi)、吸附部分所述電解液的第二電解液保持層，所述第二電解液保持層分別與所述參比電極、對電極的下表面接觸。優(yōu)選的，所述殼體上部具有開口。 優(yōu)選的，還包括具有通孔的殼體蓋，所述殼體蓋封閉所述殼體的開口。優(yōu)選的，所述通孔位于所述殼體蓋的中部。本實用新型提供一種電化學傳感器，包括殼體、工作電極、參比電極、對電極和堿性電解液，所述工作電極包括防水透氣膜、與所述防水透氣膜下表面相接觸的金鎳合金層。在檢測胼類蒸氣時，金鎳合金層中的金催化N2H4反應(yīng)生成N2H3自由基，同時由于N2H3自由基具有解吸附作用，在電解液中生成N2H2 ；并且，金鎳合金層中的鎳在堿性溶液中反應(yīng)形成 NiOOH,然后與N2H2反應(yīng)得到N2,反復循環(huán)，實現(xiàn)了對N2H4的催化分解。本實用新型提供的電化學傳感器通過金鎳合金的協(xié)同效應(yīng)，使RH4在工作電極上發(fā)生氧化反應(yīng)，生成隊和電子，電子通過外電路傳送至對電極，形成電流，進而通過對該電流的測定實現(xiàn)對胼類蒸氣的準確檢測。本實用新型提供的電化學傳感器操作簡單，適用于對胼類蒸氣的檢測。并且，由于本實用新型提供的電化學傳感器利用了金鎳合金的協(xié)同效應(yīng)，可以使待檢測氣體中的胼類蒸氣完全反應(yīng)，因此，該電化學傳感器具有較高的準確性。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型實施例公開的電化學傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。本實用新型公開了一種電化學傳感器，包括殼體、工作電極、參比電極、對電極和電解液，所述工作電極包括防水透氣膜、與所述防水透氣膜下表面相接觸的金鎳合金層；所述電解液為堿性溶液。本實用新型提供的電化學傳感器具有如圖1所示的結(jié)構(gòu)，包括殼體102、工作電極、參比電極、對電極、第一電解液保持層106、第二電解液保持層109 ；其中，所述工作電極包括第一防水透氣膜104、與防水透氣膜104下表面相接觸的金鎳合金層105，電解液存在于第一電解液保持層106和第二電解液保持層109中。從圖中可以看出，殼體102上部具有開口 ；工作電極、參比電極、對電極、第一電解液保持層106、第二電解液保持層109分別設(shè)置于殼體102內(nèi)。其中，第一電解液保持層106 吸附部分所述電解液，第一電解液保持層106上表面與所述工作電極下表面相接觸；第一電解液保持層106的下表面分別與工作電極和參比電極的上表面相接觸。第二電解液保持層109吸附部分所述電解液，第二電解液保持層109的上表面分別與工作電極和參比電極的下表面相接觸。由于電解液分別吸附在第一電解液保持層106和第二電解液保持層109 中，從而在保證了該電化學傳感器正常工作的同時，電解液的流動性被限制，從而在一定程度上避免了電解液的泄漏，有利于電化學傳感器的使用和運輸。此外，所述電化學傳感器還包括具有通孔111的殼體蓋101，殼體蓋101封閉殼體 102的開口，通孔111優(yōu)選位于殼體蓋101的中部。該電化學傳感器還包括密封圈103，密封圈103通過對殼體102與殼體蓋101之間的密封，保證了第一電解液保持層106內(nèi)吸附的電解液不會從殼體與殼體蓋101的接觸處溢出。所述電化學傳感器還優(yōu)選包括管腳110，管腳110通過引線分別與工作電極、參比電極、對電極相連。本實用新型中，所述工作電極優(yōu)選按如下方法制備將質(zhì)量比為(1 100) 1的金納米顆粒與鎳納米顆?；旌?，得到混合物；將所述混合物與第一防水透氣膜復合，得到工作電極。所述金納米顆粒與鎳納米顆粒的質(zhì)量比優(yōu)選為(5 20) 1，更優(yōu)選為10 1。 所述金納米顆粒的粒徑優(yōu)選為10 500納米，更優(yōu)選為100納米。第一防水透氣膜104優(yōu)選為聚四氟乙烯膜，所述混合物與第一防水透氣膜的復合方法優(yōu)選采用噴涂或印刷方法。所述參比電極優(yōu)選包括第二防水透氣膜113、與第二防水透氣膜104下表面相接觸的第一鉬層112。所述參比電極優(yōu)選按如下方法制備將鉬納米顆粒與第二防水透氣膜復合，得到參比電極。所述鉬納米顆粒的粒徑優(yōu)選為10 500納米，更優(yōu)選為100納米。第二防水透氣膜113優(yōu)選為聚四氟乙烯膜，所述鉬納米顆粒與第二防水透氣膜的復合方法優(yōu)選采用噴涂或印刷方法。所述對電極優(yōu)選包括第三防水透氣膜107、與第三防水透氣膜107下表面相接觸的第二鉬層108。所述對電極優(yōu)選按如下方法制備將鉬納米顆粒與第三防水透氣膜復合， 得到對電極。所述鉬納米顆粒的粒徑優(yōu)選為10 500納米，更優(yōu)選為100納米。第三防水透氣膜107優(yōu)選為聚四氟乙烯膜，所述鉬納米顆粒與第三防水透氣膜的復合方法優(yōu)選采用噴涂或印刷方法。第二防水透氣膜113與第三防水透氣膜107可以接觸也可以不接觸；第一鉬層112與第二鉬層108不接觸。第一電解液保持層106和第二電解液保持層109分別用于吸附電解液，電解液存在于第一電解液保持層106和第二電解液保持層109中，從而限制了電解液的流動，保證了電化學傳感器穩(wěn)定工作。第一電解液保持層106優(yōu)選為聚丙烯膜或親水性玻璃纖維棉層； 第二電解液保持層109優(yōu)選為聚丙烯膜或親水性玻璃纖維棉層。本實用新型采用上述聚丙烯膜、親水性玻璃纖維棉等耐堿材料作為電解液保持層，可有效延長傳感器的壽命。同時， 由于本實用新型采用的聚丙烯膜或親水性玻璃纖維棉等材料存在易變形等特點，因此，易實現(xiàn)對工作電極與對電極和參比電極之間的連接，同時，聚丙烯膜、親水性玻璃纖維棉等材料具有很強的吸附作用，從而可以提供充足的電解液。本實用新型中，所述電解液為堿性溶液，優(yōu)選為堿金屬溶液和/或其他堿性鹽溶液，更優(yōu)選為KOH溶液、CsOH溶液和醋酸鉀溶液中的一種或幾種。所述電解液的質(zhì)量濃度優(yōu)選為5% 60%，更優(yōu)選為10% 50%，最優(yōu)選為15% 45%。本實用新型采用的電解液有利于納米級鎳粒子的轉(zhuǎn)化，促進N2H4的氧化分解。利用本實用新型提供的電化學傳感器對胼類蒸氣中進行電化學循環(huán)伏安測試時， 偏置電壓優(yōu)選為200 800mv。在檢測胼類蒸氣時，在本實用新型提供的電化學傳感器的工作電極和對電極分別發(fā)生了如下反應(yīng)工作電極Ν2Η4+40Γ — N2+4H20+4e對電極02+2H20+4e — 40F[0033]總反應(yīng)為Ν2Η4+02 — N2+2H20胼類蒸氣RH4從殼體蓋101的通孔111擴散進入，參比電極與工作電極間存在 200 SOOmV的偏置電壓，工作電極中的金在該固定電位下快速使N2H4生成為N2H3自由基， 伴隨著N2H3自由基的解吸附作用在電解液中生成N2H2 ；鎳在堿性溶液中反應(yīng)形成NiOOH， NiOOH使N2H2轉(zhuǎn)化為N2,而自身變?yōu)镹i (OH) 2，Ni (OH) 2可重新轉(zhuǎn)化為NiOOH，反復循環(huán)，實現(xiàn)了對N2H4的不斷催化分解。因此，本實用新型通過金鎳合金的協(xié)同效應(yīng)，實現(xiàn)N2H4在工作電極上快速發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)式為&H4+40H_ — &+4H20+4e，所產(chǎn)生的電子通過外電路提供給對電極。在對電極上，空氣中的O2在鉬的催化作用下和工作電極所提供的電子發(fā)生反應(yīng) 02+2H20+4e — 40Γ。由于氧的還原反應(yīng)所產(chǎn)生的法拉第電流很小，可忽略不計，所以胼類蒸氣在工作電極上的氧化反應(yīng)產(chǎn)生的電流與其濃度成正比并遵循法拉第定律，這樣通過外電路電流的測量可準確檢測胼類蒸氣的濃度。本實用新型提供的電化學傳感器操作簡單，適用于對胼類蒸氣的檢測。此外，本實用新型提供的電化學傳感器對胼類蒸氣有優(yōu)異的靈敏度和準確性，可適用于批量生產(chǎn)；該電化學傳感器不受其他氣體干擾或干擾較小，對胼類蒸氣具有良好的選擇性，適用于化工行業(yè)、航天航空場所、制藥廠和實驗室等環(huán)境。對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求1.一種電化學傳感器，包括殼體、工作電極、參比電極、對電極和堿性電解液，其特征在于，所述工作電極包括防水透氣膜、與所述防水透氣膜下表面相接觸的金鎳合金層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學傳感器，其特征在于，還包括設(shè)置于所述殼體內(nèi)、吸附部分所述電解液的第一電解液保持層，所述第一電解液保持層的上表面與所述工作電極的下表面接觸，所述第一電解液保持層的下表面分別與所述參比電極、對電極的上表面接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學傳感器，其特征在于，還包括設(shè)置于所述殼體內(nèi)、吸附部分所述電解液的第二電解液保持層，所述第二電解液保持層分別與所述參比電極、對電極的下表面接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學傳感器，其特征在于，所述殼體上部具有開口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電化學傳感器，其特征在于，還包括具有通孔的殼體蓋，所述殼體蓋封閉所述殼體的開口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電化學傳感器，其特征在于，所述通孔位于所述殼體蓋的中部。
專利摘要本實用新型提供一種電化學傳感器，包括殼體、工作電極、參比電極、對電極和堿性電解液，所述工作電極包括防水透氣膜、與所述防水透氣膜下表面相接觸的金鎳合金層。在檢測肼類蒸氣時，金鎳合金層中的金催化N2H4反應(yīng)生成N2H3自由基，同時由于N2H3自由基具有解吸附作用，在電解液中生成N2H2；并且，金鎳合金層中的鎳在堿性溶液中反應(yīng)形成NiOOH，然后與N2H2反應(yīng)得到N2，反復循環(huán)，實現(xiàn)了對N2H4的催化分解。本實用新型提供的電化學傳感器操作簡單，適用于對肼類蒸氣的檢測。并且，由于本實用新型提供的電化學傳感器利用了金鎳合金的協(xié)同效應(yīng)，可以使待檢測氣體中的肼類蒸氣完全反應(yīng)，因此，該電化學傳感器具有較高的準確性。
文檔編號G01N27/26GK202092986SQ201120201798
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者張小水, 楊龍, 祁明鋒, 鐘克創(chuàng) 申請人:鄭州煒盛電子科技有限公司