H2传感器和最新敏感材料

文章来源:本站 发布时间:2018-03-19

采用NO直接氧化制备氮化氧化物作为绝缘层制备高性能Si基MOS肖特基二极管式气体传感器,这种肖特基二极管式气体传感器具有高的响应灵敏度和好的响应重复性,可以探测浓度约为10-6的氢气。现在对特定的高温环境下,检测气体有采用碳化硅代替硅,利用Pt作为电极,利用N2O氧化工艺制备金属-绝缘体-SiC肖特基势垒二极管气体传感器超薄栅介质,这种传感器能在高温下稳定工作。

将光纤传输、标准具透射、钯膜的氢吸附、吸收光谱定量分析各种技术运用为一体,开发出了这种传感器。用一束单色光照射标准具,敏感材料钯吸附了H2,氢气就会吸收单色光,分析吸收谱线刻知氢气浓度。国外用Pd/PVDF膜制备了激光振幅可调的光学氢气传感器。该传感器的检测范围为0.2%~100%。

Sb2O5-H2OH3PO4复合氧化物为固态电解质,利用混合压膜和蒸发的方法制作传感催化电极和参考电极,研制了室温全固态电解质氢气传感器。也有用质子交换膜为电解质,碳纸和铂黑分别为电极的扩散层和催化层,制作了恒电位式氢气传感器。通过在工作电极前面加设聚乙烯膜,增大氢气扩散阻力,可以将氢气氧化电流与氢气浓度之间的线性关系提高到氢气浓度。

半导体氢敏传感器是以金属钯(Pd)作为栅极,由Pd-TiO2/SiO2-Si构成场效应管,当钯栅场效应管吸收氢气时,将使半导体的导电电子比例发生变化,因而使氢敏元件的阻值也随着被测氢气的浓度变化而变化,这种钯极场效应管对氢气十分敏感,它具有吸附环境中氢气的功能,而对其他气体则表现惰性。这种氢敏场效应管的特点是选择性强、灵敏度高、响应速度快、稳定性好等。其主要结构如图1所示。

为提高灵敏度,将PtO-Pt纳米粒子膜与TiO2、SnO2纳米粒子膜复合,使膜层结构得以优化,研制出具有双层结构复合膜的新型气体传感器,实验结果表明,PtO-Pt纳米粒子膜的催化作用能显著提高TiO2和SnO2膜的氢敏性能,TiO2/PtO-Pt复合膜和SnO2/ PtO-Pt复合膜对空气中的氢气有很高的选择性。

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