[发明专利]反尖晶石型Co2 有效
| 申请号： | 202010557595.6 | 申请日： | 2020-06-18 |
| 公开（公告）号： | CN111671427B | 公开（公告）日： | 2021-09-24 |
| 发明（设计）人： | 刘方猛;王彩冷;卢革宇;梁喜双;王晨光;闫旭 | 申请（专利权）人： | 吉林大学 |
| 主分类号： | A61B5/08 | 分类号： | A61B5/08;G01N27/12 |
| 代理公司： | 长春吉大专利代理有限责任公司 22201 | 代理人： | 刘世纯;王恩远 |
| 地址： | 130012 吉林省长春市*** | 国省代码： | 吉林;22 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 尖晶石 co base sub | ||
一种以反尖晶石型Co2SnO4为敏感电极的YSZ基混成电位型H2S传感器及其制备方法，属于气体传感器技术领域。传感器依次由带有Pt加热电极的Al2O3陶瓷板、YSZ基板、参考电极和敏感电极组成。其特征在于：参考电极为条形Pt，敏感电极为条形Co2SnO4，YSZ基板的上表面两端对称地分布着两电极，YSZ基板的下表面与Al2O3陶瓷板粘结在一起。本发明以YSZ作为离子导电层，利用具有高电化学催化活性的反尖晶石型Co2SnO4为敏感电极，有效提升了H2S传感器的气敏性能。此外，传感器能够对健康人群和模拟口臭患者的呼出气体表现出明显的响应值差别，在医学诊疗中口臭诊断方面展现出了重要的应用潜力。
技术领域
本发明属于气体传感器技术领域，具体涉及一种以反尖晶石型Co2SnO4为敏感电极的YSZ基混成电位型H2S传感器及其制备方法，该传感器主要应用于医疗领域口臭呼吸的检测。
背景技术
口臭患者在与他人进行交谈时可能会感到尴尬，同时这也会造成他们对生活失去自信。除此之外，口臭可能是一些潜在疾病，比如牙龈炎、牙周炎等的预兆。据相关报道证实，80％～90％的口臭起源于口腔，而其主要原因是一些含硫氨基酸胱氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸会在口腔内被分解为恶臭挥发性硫化合物(VSC)，且硫化氢是其中产物之一。在医学诊断方面，硫化氢可作为一种生物标记物用于检测口臭，当人们呼出气中H2S含量超过0.1ppm，即可作为判断口臭的根据。由于人体的呼气中包含多种干扰性气体，且水蒸气含量大，对此，我们需要开发一种具有快速响应恢复特性、高选择性和抗高湿的气体传感器。在过去几十年里，基于钇稳定氧化锆(YSZ)固体电解质和单一/复合氧化物敏感电极材料的混成电位型气体传感器在检测多种气体种类方面显示出了独特的优势。因此，寻找一种合适的敏感电极材料，与YSZ固体电解质相结合构成一类H2S传感器在医学领域诊断和检测口臭中具有巨大的应用前景。
稳定氧化锆基混成电位型H2S传感器的敏感机理是：H2S气体通过敏感电极层向三相反应界面(TPB)扩散，在扩散过程中，气相催化反应(1)会导致H2S 的浓度逐渐降低，同时，敏感电极材料的多孔性，颗粒尺寸也会影响H2S到达TPB 的浓度。在敏感电极/YSZ/H2S三者组成的三相界面处，氧的电化学还原反应(2) 和H2S的电化学氧化反应(3)同时进行，构成一个局部电池，当两者反应速率相等时，反应达到平衡，从而在敏感电极上产生一个混成电位，它与参考电极之间的电位差值作为传感器的电化学信号。该信号的大小取决于反应(2)和反应(3) 的电化学反应速率，而反应速率是由敏感电极材料对气体的电化学和化学催化活性、以及电极材料的微观结构来决定。
反应式如下：
2/3H2S+O2→2/3SO2+2/3H2O (1)
O2+4e-→2O2- (2)
2/3H2S+2O2-→2/3SO2+2/3H2O+4e- (3)
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