[发明专利]一种探测材料可重复使用的气体氧分子总量的探测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体分析领域，具体地，本发明涉及一种对气体环境中的某一个点附近的累计氧含量进行分析和监测的方法，更具体地，本发明涉及一种探测材料可重复使用的气体氧分子总量的探测方法。

背景技术

在气体分析领域中，气体传感器是气体检测系统的核心，通常安装在探测头内。从本质上讲，气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理、样品抽吸，甚至对样品进行化学处理，以便化学传感器进行更快速的测量。

气体的采样方法直接影响传感器的响应时间。目前，气体的采样方式主要是通过简单扩散法，或是将气体吸入检测器。

测量气体中氧分子含量方法有很多。例如美国DELTA-F所使用的电解法。但是这些方法一般测量的都是某一时刻气体中的氧分子浓度的数值，而不能给出在一定时间段内气体中氧分子累计的含量。另外这些测量方法都要求将气体用管道吸入特制的仪器中完成测量，而不能将探测部分做成探头的形状安装在气体通过的管道或容器中的某一个点对其附近的氧含量进行监控。最后就是如果被测气体的温度较高，现有的测量技术也不能进行测量。

在实际的气体提纯和分析中确实需要使用探头对一定时间段内气体容器中某一个点附近的氧分子的累计含量进行测量。例如在使用气体纯化器时需要对其寿命进行比较准确的预测以便在适当的时候进行更换。这就要求使用探头对纯化器罐子中靠近出气口一定距离的某一点附近的氧分子的累计含量进行测量。一旦此点的氧分子累计含量超标，就说明纯化器寿命已到，需要更换。而由于有些纯化器在使用时要加热，有些纯化器在再生时要加热，所以这个探头不仅要能够耐高温而且在高温下要能够正常工作。

用于气体纯化寿命监测时时，气体传感器的稳定性、灵敏度、选择性和抗腐蚀性对气体中分子量的探测性能及气体纯化性能、效果影响很大。而气体传感器的稳定性、灵敏度、选择性和抗腐蚀性又在很大程度上取决于气体传感器中所使用的气体探测材料的稳定性、灵敏度、选择性和抗腐蚀性。

例如，选择性也被称为交叉灵敏度。可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。这种特性在追踪多种气体的应用中是非常重要的，因为交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性，理想传感器应具有高灵敏度和高选择性。

SAES曾经提出过一种用金属吸气剂做探头材料的专利技术。其原理是在高温下，金属吸气剂材料和气体中的氧，水等不断反应成为金属氧化物导致材料的电阻率不断升高。采用两根金属导线将此金属吸气剂材料连接到外部的电阻率测量仪器上就可以达到分析测量氧分子累计含量的目的。但是此专利要求探头必须在高温下使用，因为在常温下此方法所依赖的化学反应会停止在材料表面。而且金属吸气剂探测材料不能将气体中的氧累积含量从其它杂质中分辨出来。另外这种探头材料只能使用一次。不能反复使用。

Matheson也曾经提出过一种用含锂的有机树脂做探头材料的专利技术。其原理是在常温下，分布在有机树脂中的金属锂会和气体中的氧，水等杂质反应生成氧化锂。在这中变化中，材料的反光性质会有变化。利用光导纤维将照射光引入，并且将反光引出照射到光电二极管上。就可以用光电二极管的电信号变化来进行分析测量。但是此专利由于锂和氧，水等杂质都会反应生成氧化锂，因此不能将气体中的氧累积含量从其它杂质中分辨出来。而且含锂的有机树脂只能使用一次。不能反复使用。最后，有机树脂在高温下会分解，所以此专利技术不能在高温下使用。

有鉴于此，本发明的目的在于，提供一种只对气体中的氧累计含量敏感，探头式且探头材料可以原位再生并重复使用的分析监测方法。本发明的目的尤其在于，提供一种探测材料可原位再生并重复使用的气体氧分子总量的探测方法。所述气体氧分子总量的探测方法对氧的选择性好，工作温度范围宽，材料可原位恢复。

发明内容

为达到上述目的，本发明的探测材料可重复使用的气体氧分子总量的探测方法的技术方案如下。

一种探测材料可重复使用的气体氧分子总量的探测方法，所述方法适用于气体纯化装置，包括下述步骤：

探测材料的制备：

以无机多孔材料为基材，在其孔隙的内外表面上覆盖一种或一种以上的选自锰，铬，铜的氧化物，制成探测材料；

加热激活：

首先，将上述探测材料置于还原气氛中进行加热激活，加热激活温度为210-350℃，使所述一种或一种以上的选自锰，铬，铜的氧化物被还原到低价氧化态；

纳米光照射：