一种氟化氢电化学传感器用工作电极及制备方法及氟化氢电化学传感器与流程

专利2025-02-26  31


本发明属于电化学传感器,具体涉及一种氟化氢电化学传感器用工作电极及制备方法及氟化氢电化学传感器。


背景技术:

1、随着经济的发展,国内对氟类化工产品的需求也日益增加,国内外市场的扩大,进一步加快了我国氟类化工行业的发展。氟类化工产品中涉及的危险化学品种类多、易挥发、毒性高、腐蚀性强,还存在火灾、爆炸的危险。许多氟化物在生产过程中,残存的氟气水解或作为生产反应的副产物不可避免的会含有少量的氟化氢,氟化氢是一种无色、有刺激性气味的有毒气体,与水混溶之后生成氢氟酸,氢氟酸具有极强的腐蚀性,能强烈地腐蚀金属、玻璃等物体。氟化氢对呼吸道粘膜及皮肤有强烈的刺激和腐蚀作用,在体内可干扰多种酶的活性,导致钙、磷代谢紊乱,引起低钙血症、氟斑牙及氟骨症等。吸入较高浓度氟化氢,可引起眼及呼吸道粘膜刺激症状,严重者可发生支气管炎、肺炎或肺水肿,甚至发生反射性窒息;眼睛接触氟化氢轻者局部剧烈疼痛,重者角膜损伤,甚至发生穿孔。氢氟酸皮肤灼伤,初期皮肤潮红、干燥、创面苍白、坏死,继而呈紫黑色或灰黑色,深部灼伤或处理不当时,可形成难以愈合的深溃疡,损及骨膜和骨质,吸入1.5g氢氟酸可致立即死亡。

2、氟化氢报警仪的核心部件是氟化氢传感器,当氟化氢传感器感应到氟化氢的浓度时产生电流信号,传感器产生的电流信号与hf的浓度成正比例关系,经过算法处理就得知环境中的氟化氢的浓度值。

3、申请公告号为cn103998922a的发明专利公开了气体传感器用电极及气体传感器,该气体传感器用电极设置于以氧化锆作为主体的固体电解质体的表面,所述气体传感器用电极包含以下成分:贵金属或其合金的颗粒;第1陶瓷颗粒,其由稳定化氧化锆或部分稳定化氧化锆形成;以及,第2陶瓷颗粒,其为选自由al2o3、mgo、la2o3、尖晶石、锆石、莫来石和堇青石的组成的组中的一种以上颗粒,所述第2陶瓷颗粒的含量少于所述第1陶瓷颗粒。该气体传感器不能克服现有气体传感器在实际使用时受气流干扰导致产生误报的问题。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种氟化氢电化学传感器用工作电极以解决现有的气体传感器在使用时受气流干扰导致产生误报的技术问题。

2、本发明的第二个目的是提供一种氟化氢电化学传感器用工作电极的制备方法。

3、本发明的第三个目的是提供一种氟化氢电化学传感器。

4、为了实现以上目的,本发明采取的技术方案为:

5、一种氟化氢电化学传感器用工作电极,由催化层浆料涂刷在缓冲层上制备得到,所述缓冲层由高分子聚合物溶解在溶剂一中制备得到。

6、进一步的,所述高分子聚合物为聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸羟乙酯及其衍生物的一种或几种。

7、进一步的,所述催化层浆料由催化材料、分散剂与溶剂二混合制备得到。

8、进一步的,所述催化材料为金黑、铱黑、铂黑、钌黑、铑黑、银黑、二氧化锰、二氧化铅中的一种或多种,所述分散剂为聚四氟乙烯乳液。

9、进一步的,所述溶剂一为水、松油醇、乙醇、丙三醇、n-甲基吡咯烷酮中的一种或多种;所述溶剂二为水、松油醇、乙醇、丙三醇、n-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。

10、一种氟化氢电化学传感器用工作电极的制备方法,包括以下步骤:

11、s1:制备缓冲层:将所述高分子聚合物溶解在所述溶剂一中得到高分子聚合物凝胶,在所述高分子聚合物凝胶中加入导电剂静置后得到缓冲层浆料,将所述缓冲层浆料刷制在基材上,即得所述缓冲层;

12、s2:制备催化层:将催化材料、分散剂、溶剂二混合后得到催化层浆料,将所述催化层浆料刷制在所述缓冲层上,干燥后即得。

13、进一步的,所述缓冲层浆料中高分子聚合物与所述导电剂的质量比为1:1-4;所述缓冲层浆料中高分子聚合物与所述催化材料的质量比为1:1-10;每g所述高分子聚合物对应加入10-30ml的溶剂一;每g所述催化材料对应加入2-4ml的溶剂二;所述溶剂二与所述分散剂的体积比为2-8:1。

14、进一步的,所述导电剂为碳材料、贵金属材料中的一种或多种;所述碳材料为碳、石墨、石墨烯中的一种或多种;所述贵金属材料为铂、钯、金、银中的一种或多种。

15、进一步的,所述缓冲层浆料、催化层浆料的刷制方法均为丝网印刷,所述基材为聚四氟乙烯膜。

16、一种氟化氢电化学传感器,包括上述的氟化氢电化学传感器用工作电极。

17、本发明的有益效果:

18、本发明通过在工作电极上设置缓冲层,可以有效减缓气体在进入催化层时的流速,从而缓解气流进入氟化氢电化学传感器时瞬间压力改变对氟化氢电化学传感器的影响,使氟化氢电化学传感器在外界环境不稳定的情况下性能变得更加稳定。

19、本发明在缓冲层中加入导电剂,导电剂的添加使氧化还原反应时产生的电子能更快的传输,从而显著减小氟化氢电化学传感器的响应时间。



技术特征:

1.一种氟化氢电化学传感器用工作电极,其特征在于,由催化层浆料涂刷在缓冲层上制备得到,所述缓冲层由高分子聚合物溶解在溶剂一中制备得到。

2.根据权利要求1所述的氟化氢电化学传感器用工作电极,其特征在于,所述高分子聚合物为聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸羟乙酯及其衍生物的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的氟化氢电化学传感器用工作电极,其特征在于,所述催化层浆料由催化材料、分散剂与溶剂二混合制备得到。

4.根据权利要求3所述的氟化氢电化学传感器用工作电极,其特征在于,所述催化材料为金黑、铱黑、铂黑、钌黑、铑黑、银黑、二氧化锰、二氧化铅中的一种或多种,所述分散剂为聚四氟乙烯乳液。

5.根据权利要求3所述的氟化氢电化学传感器用工作电极,其特征在于,所述溶剂一为水、松油醇、乙醇、丙三醇、n-甲基吡咯烷酮中的一种或多种;所述溶剂二为水、松油醇、乙醇、丙三醇、n-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。

6.一种如权利要求1-5任一项权利要求所述的氟化氢电化学传感器用工作电极的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

7.根据权利要求6所述的氟化氢电化学传感器用工作电极的制备方法,其特征在于,所述缓冲层浆料中高分子聚合物与所述导电剂的质量比为1:1-4;所述缓冲层浆料中高分子聚合物与所述催化材料的质量比为1:1-10;每g所述高分子聚合物对应加入10-30ml的溶剂一;每g所述催化材料对应加入2-4ml的溶剂二;所述溶剂二与所述分散剂的体积比为2-8:1。

8.根据权利要求6所述的氟化氢电化学传感器用工作电极的制备方法,其特征在于,所述导电剂为碳材料、贵金属材料中的一种或多种;所述碳材料为碳、石墨、石墨烯中的一种或多种;所述贵金属材料为铂、钯、金、银中的一种或多种。

9.根据权利要求6所述的氟化氢电化学传感器用工作电极的制备方法,其特征在于,所述缓冲层浆料、催化层浆料的刷制方法均为丝网印刷,所述基材为聚四氟乙烯膜。

10.一种氟化氢电化学传感器,其特征在于,包括权利要求1-5任一项权利要求所述的氟化氢电化学传感器用工作电极。


技术总结
本发明涉及一种氟化氢电化学传感器用工作电极及制备方法及氟化氢电化学传感器。该氟化氢电化学传感器用工作电极,由催化层浆料涂刷在缓冲层上制备得到,所述缓冲层由高分子聚合物溶解在溶剂一中制备得到。本发明通过在工作电极上设置缓冲层,可以有效减缓气体在进入催化层时的流速,从而缓解气流进入氟化氢电化学传感器时瞬间压力改变对氟化氢电化学传感器的影响,使氟化氢电化学传感器在外界环境不稳定的情况下性能变得更加稳定。

技术研发人员:周玉林,靳亚龙,张爱健
受保护的技术使用者:上海松柏传感技术有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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