基于光耦合效应总氮氧化合物的传感器研究

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汽车尾气中的总氮氧化合物等有害物质给人类的生活环境造成了巨大的危害。有研究表明汽车尾气中的总氮氧化合物使得人类患肺部疾病的概率大大增加。因此,开发出一款能够快速,准确监测总氮氧化合物的NOx传感器是十分必要和迫切的。基于钇稳定氧化锆基(YSZ)电位气体传感器已被广泛用于检测总氮氧化合物(主要是NO和NO2)。然而,由于基于钇稳定的氧化锆基的混合电位式气体传感器对NO和NO2的响应信号值往往相反。因此,此种类型传感器在检测总氮氧化合物方面仍然存在一个具有挑战性的问题。为解决该问题,本文提出了一种通过设计双功能敏感电极(SE)在高温(高于300°C)下检测总氮氧化合物浓度的有效策:即敏感电极(SE)能够同时将NO(在NOx混合物中)转化为NO2并电催化所有获得的NO2,以生成总氮氧化合物的响应信号。同时在此基础上结合光耦合电化学传感技术(增强灵敏度)实现对汽车尾气中的总氮氧化合物的准确和高效检测。与先前报道的总氮氧化物传感器相比,拟议的总氮氧化物传感器将具有简化的传感器配置和理想的长期稳定性。为了证实该策略的实用性,已经测量了几种金属氧化物及其复合物的NO转化率,结果表明Co3O4/Ni O显示出NO转化率较高。进一步的研究表明基于钇稳定氧化锆的混合电位式气体传感器由(Co3O4+20wt%.Ni O)-SE和二氧化锰材料作为传感器的参比电极在检测总氮氧化合物方面表现出令人满意的性能。例如,传感器对NO和NO2以及NO/NO2的混合物(35ppm以内)的响应幅度相似。特别是,传感器在试验期间内在500°C的工作温度下具有可接受的稳定性和响应/回收率。综上所述,使用双重功能敏感电极(例如:Co3O4/Ni O复合敏感电极)确实解决了在检测总氮氧化合物的水平过程中存在的NO和NO2响应信号相反问题,并为设计未来的高性能总氮氧化物传感器提供了一种有希望的替代方法。
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