本文開發(fā)了一種以Nafion質(zhì)子膜作為固體電解質(zhì)的燃料電池型H₂S傳感器,該傳感器具有室溫工作、本質(zhì)安全、環(huán)境友好、零功耗、良好的機(jī)械和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)勢,在石油化工、污水處理、染料制備等易燃易爆領(lǐng)域中具備良好的應(yīng)用前景。本論文從傳感器的核心部件——膜電極入手,通過敏感材料合金化的組分增感和制備方法改進(jìn)的工藝增感來提高敏感電極材料的催化活性,通過兩級增感策略研制出具有響應(yīng)恢復(fù)速度快、測試量程大、選擇性優(yōu)異的H₂S傳感器。主要研究內(nèi)容如下:第一,開發(fā)了基于碳纖維擔(dān)載的鉑(Pt)-銠(Rh)納米顆粒敏感電極的H₂S傳感器,采用硼氫化鈉還原法制備的碳纖維擔(dān)載Pt-Rh納米顆粒作為敏感電極材料,采用熱壓法制備了膜電極組件(MEA)。使用X射線衍射儀(XRD)和場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)分析制備電極材料的結(jié)構(gòu)和形貌。重點(diǎn)研究了Pt、Rh合金化和碳纖維表面重塑對傳感器性能的影響,探索了Pt和Rh的最佳比例和最優(yōu)的碳纖維腐蝕工藝。結(jié)果表明:當(dāng)Pt與Rh的比例為1:1時(shí),傳感器氣敏性能最佳。通過碳纖維的表面重塑提高了貴金屬納米顆粒...

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1（a）垂直排列棒狀ZnO的SEM照片；（b）傳感器在室溫和250℃下對不同還原型氣體的響應(yīng)[19]

第1章前言3低，從而增加N型半導(dǎo)體的電阻。當(dāng)傳感器置于還原性氣體中時(shí)，如H2S，發(fā)生如下反應(yīng)[11]:H2S+3O-(ads.)→H2O+SO2+3e-........................................(1-7)H2S+3O2-(ads.)→H2O+....

圖1.3（a）S1（黑色）和S2（紅色）的動(dòng)態(tài)響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間曲線；（b）響應(yīng)值-HS濃度曲線[20]

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文4應(yīng)值明顯高于S1，改善的氣敏特性主要?dú)w因于不僅有足夠的氣體擴(kuò)散通道，而且還有大量的來自內(nèi)、外壁以及顆粒界面的原子參與了氣敏反應(yīng)。圖1.2（a）S1和（b）S2的SEM照片；（c）S1和（d）S2的TEM照片[20]圖1.3（a）S1（黑色）和S2（紅色）的動(dòng)....

圖1.4氧化還原循環(huán)傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖[22]

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文6圖1.4氧化還原循環(huán)傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖[22]電化學(xué)型傳感器功耗低、檢測濃度范圍大，但對電極要求較高，易發(fā)生漏液、腐蝕等情況，響應(yīng)信號受環(huán)境影響比較大。（3）光學(xué)型H2S傳感器光學(xué)式氣體傳感器技術(shù)起步較晚，但發(fā)展速度極快。工業(yè)中常用的傳感器類型有紅外線氣體傳....

圖1.6QEPAS傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖[26]

第1章前言7圖1.5（a）帶有H2S傳感器原型和外圍組件的工業(yè)機(jī)架；（b）線路、儀表和安全管路圖；（c）傳感器的光學(xué)布局[25]圖1.6QEPAS傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖[26]此外，在傳統(tǒng)光學(xué)式傳感器的基礎(chǔ)上，Viciani等人[26]還報(bào)道了用于測量極低濃度H2S氣體的石英增強(qiáng)型光....

本文編號：3953095