室温下Nafion基Pt电极CO气体传感器的研究

"这篇论文是关于基于Pt电极和Nafion电解质的CO传感器的研究，发表于2014年5月的《吉林大学学报(信息科学版)》第32卷第3期，由刘英伟等人撰写。研究得到了国家自然科学基金和吉林省科技发展计划项目的资助。该传感器设计用于在室温下监测大气环境中的CO气体，由活性炭过滤帽、Pt敏感电极、Nafion膜、对电极、分隔层和储水罐等部件构成。通过化学沉积法制备了 Pt 敏感电极，并研究了不同条件下电极的制备参数对气敏性能的影响。实验结果显示，最佳的电极制备条件为H2PtCl6溶液浓度5mmol/L、NaBH4溶液浓度30mmol/L以及pH值为13。对于400ppm的CO，传感器响应电流为107nA，响应和恢复时间分别为40s和50s。在50~400ppm的CO浓度范围内，响应电流与气体浓度呈线性关系。" 这篇研究论文深入探讨了构建CO气体传感器的技术细节，重点在于 Pt 敏感电极与Nafion 膜的结合使用。Nafion 膜是一种常用的质子传导膜，在电解质中起到关键作用，尤其是在需要湿度环境的传感器中。活性炭过滤帽用于捕捉和富集目标气体CO。 Pt 电极的制备工艺是研究的核心，通过化学沉积法在Nafion膜上形成，这一过程需要精确控制反应物的浓度和还原剂的条件以优化电极性能。 实验发现，当H2PtCl6溶液浓度为5mmol/L，还原剂NaBH4的浓度为30mmol/L且其pH值保持在13时，制得的Pt电极表现出最优的气敏特性。这表明特定条件下，Pt电极能更有效地响应并转化CO气体，从而产生电信号。在实际测试中，传感器对400ppm CO的检测响应迅速，响应时间和恢复时间分别仅为40s和50s，显示出良好的响应速度和恢复能力。 此外，传感器的线性响应特性意味着在一定浓度范围内，可以通过测量电流变化来准确估计CO的浓度。这种线性关系对于环境监测和安全防护至关重要，因为它允许直接将电流信号转化为可量化的气体浓度数据，简化了数据处理和分析。 这篇研究为开发室温下工作的高效、灵敏的CO气体传感器提供了一种新的设计方案，对于环境监测技术，特别是大气中一氧化碳的实时监控具有重要应用价值。同时，它也为其他基于电化学原理的气体传感器设计提供了理论参考和技术指导。