[发明专利]常温电化学氧气传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧气传感器，具体的说，涉及了一种常温电化学氧气传感器及其制备方法。

背景技术

氧气传感器基于电化学气体检测原理、用来检测在化学反应中被氧化或分解的化学品或气体。目前，市场上的常温电化学氧气传感器是铅－空气原电池型传感器，而铅是有毒有害物质，欧盟的RoHS指令即有害物质禁用指令从2006年7月1日起在整个欧洲范围内执行，且自2016年起铅－空气原电池型传感器将在欧盟全面禁用，而无铅的氧气传感器计划完全符合欧盟的RoHS指令；因此，开发无铅氧气传感器将是大势所趋，其符合了RoHS指令，可以绕开RoHS壁垒，有助于进入欧洲市场。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供了一种结构简单、灵敏度高、无铅污染的常温电化学氧气传感器，还提供了一种工艺简单、易于制造、可靠性高的常温电化学氧气传感器的制备方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种常温电化学氧气传感器，它包括有陶瓷基板、设置在所述陶瓷基板上的两组进气通孔、三块金导线层、由对电极、参比电极和工作电极构成的铂电极层、Nafion固体电解质层和胶体保护层；其中，三块所述金导线层分别固化在所述陶瓷基板上，其中两块所述金导线层分别设置在两组所述进气通孔的孔沿四周部位；所述铂电极层的对电极、参比电极和工作电极分别固化在三块所述金导线层上，所述对电极和所述工作电极分别对应两组所述进气通孔并覆盖设置；所述Nafion固体电解质层固化在所述铂电极层上，所述胶体保护层固化在所述Nafion固体电解质层上。

基于上述，所述陶瓷基板采用小型片状结构陶瓷基板。

一种常温电化学氧气传感器的制备方法，它包括以下步骤：

步骤1、在所述陶瓷基板上使用激光打孔机制作两组进气通孔；

步骤2、将金浆料通过印刷或喷涂方式固化在所述陶瓷基板上，形成三块所述金导线层，其中，在650℃～1100℃下进行固化处理，固化时间为30分钟～90分钟；

步骤3、将铂浆料通过印刷或喷涂方式分别固化在三块所述金导线层上，形成由对电极、参比电极和工作电极构成的铂电极层，其中，在50℃～300℃下进行固化处理，固化时间为30分钟～90分钟；

步骤4、将Nafion溶液通过喷涂方式固化在所述铂电极层上，形成所述Nafion固体电解质层，其中，在50℃～80℃下进行固化处理，固化时间为10分钟～90分钟；

步骤5、将环氧树脂胶水通过喷涂方式固化在所述Nafion固体电解质层上，形成所述胶体保护层，即可。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体的说，本发明具有以下优点：

1、导线层和电极层分别选用贵金属金和铂，避免使用重金属铅，杜绝了铅污染；固体电解质采用Nafion材料，无危险，易操作；

2、该制备方法主要采用浆料印刷或喷涂的生产方式，工艺简单，易于制造，产品稳定性和一致性较易控制；

3、该传感器使用的贵金属金、铂和Nafion固体电解质，在该传感器体系内为非消耗型的材料，使得传感器的寿命较长。

附图说明

图1是所述常温电化学氧气传感器的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，一种常温电化学氧气传感器，它包括有陶瓷基板1、设置在所述陶瓷基板1上的进气通孔21和进气通孔22、包括有金导线层31、金导线层32、金导线层33的导线层、由对电极41、参比电极43和工作电极42构成的铂电极层、Nafion固体电解质层5和胶体保护层6；

其中，三块所述金导线层分别固化在所述陶瓷基板1上，其中，所述金导线层31、所述金导线层32分别对应并设置在所述进气通孔21和所述进气通孔22的孔沿四周部位；

所述铂电极层的对电极41、参比电极43和工作电极42分别对应并固化在所述金导线层31、所述金导线层33、所述金导线层32上，所述对电极41和所述工作电极42分别对应所述进气通孔21和所述进气通孔22并覆盖设置；

所述Nafion固体电解质层5固化在所述铂电极层上，所述胶体保护层6固化在所述Nafion固体电解质层5上；

所述陶瓷基板1采用小型片状结构陶瓷基板。

一种常温电化学氧气传感器的制备方法，它包括以下步骤：

步骤1、在所述陶瓷基板上使用激光打孔机制作两组进气通孔；