[发明专利]一种高选择性电化学硫化氢传感器及工作电极制备方法

说明书

本发明提出一种高选择性电化学硫化氢传感器，包括中空的壳体，壳体的一端开口，壳体的开口端上设有顶盖，顶盖上设有供受测气体进入的进气孔，壳体内远离开口一端设有储液腔，储液腔内注满电解液，储液腔的顶部设有多孔支撑板，壳体内顶盖与多孔支撑板之间设有工作电极，壳体远离顶盖的一侧设有电极引脚，电极引脚上连接有位于壳体内的导电丝，导电丝与工作电极相接。该传感器对硫化氢气体具有高度单一选择性响应，并且检测准确性高，稳定性好。本发明还提出一种高选择性电化学硫化氢传感器工作电极的制备方法。

技术领域

本发明涉及气体传感器技术领域，具体涉及一种高选择性电化学硫化氢传感器。

背景技术

硫化氢是一种应用广泛的有毒气体，大量应用于化工、轻工等领域。硫化氢是一种毒性较强的有害气体，无色，易燃，有刺激性的恶臭，它对动物或人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用，而且是一种吸附性很强的气体，常被吸附于皮肤和眼结膜上，而产生刺激和炎症，具有很强的危害性。为了预防硫化氢气体泄漏事故，需要对作业环境中的硫化氢气体浓度进行监测，目前通常使用电化学硫化氢传感器实现环境监测。

电化学硫化氢传感器主要分为电位型、直接电流型和电容型三大类，通过检测电极在通过硫化氢前后电位及电流的变化来确定硫化氢的浓度，从而起到定性或定量检测报警的功能。目前检测硫化氢的气敏传感器主要有金属半导体传感器、电化学传感器、导电高聚物传感器、纳米材料传感器等。硫化氢检测仪，尤其是电化学硫化氢检测仪因为其携带方便、操作简单、成本低、可现场直接好连续监测等优点而备受关注。电化学硫化氢检测仪的核心部件是硫化氢传感器，而传感器的核心部件是工作电极。

目前，电化学硫化氢传感器电极的制备方法使用较多的是电化学沉积法和丝网印刷法。化学沉积法制备的电极含有较多杂质，传感器的信号不稳定。传统的丝网印刷法制备的电极，由于气体只在电极表面发生反应，很难扩散到内部，因此造成催化剂的浪费及灵敏度和响应速度的下降。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提出一种高选择性电化学硫化氢传感器，对硫化氢气体具有高度单一选择性响应，并且检测准确性高，稳定性好。

为实现上述目的，本发明的一种高选择性电化学硫化氢传感器，包括中空的壳体，壳体的一端开口，壳体的开口端上设有顶盖，顶盖上设有供受测气体进入的进气孔，壳体内远离开口一端设有储液腔，储液腔内注满电解液，储液腔的顶部设有多孔支撑板，壳体内顶盖与多孔支撑板之间设有工作电极，壳体远离顶盖的一侧设有电极引脚，电极引脚上连接有位于壳体内的导电丝，导电丝与工作电极相接。

进一步地，工作电极包括由顶盖向多孔支撑板方向依次设置的第一气体扩散层、第二气体扩散层和第三气体扩散层，第一气体扩散层与第二气体扩散层之间、第二气体扩散层与第三气体扩散层之间、第三气体扩散层与多孔支撑板之间分别设有隔离吸液棉，电极引脚与导电丝设置为3个，并分别与第一气体扩散层、第二气体扩散层和第三气体扩散层相接。

进一步地，储液腔内具有中空的锯齿状支撑杆，储液腔内填充有玻璃纤维棉，玻璃纤维棉由储液腔延伸至多孔支撑板并与第三气体扩散层底部的隔离吸液棉接触。

进一步地，第一气体扩散层的催化剂涂层表面积为与电解液接触的第三气体扩散层的催化剂涂层表面积的15％～80％。

进一步地，第一气体扩散层接近顶盖的一面设有压环，压环上设有开孔，压环与顶盖之间设有O型圈，顶盖背离壳体的一面设有防水透气膜。

本发明还提出一种高选择性电化学硫化氢传感器工作电极的制备方法，包括以下步骤：

S1：依次在反应器中加入以下百分比的各组分：

混合后使用高剪切均质乳化机进行分散乳化，均质乳化后得到形态为均匀粘稠的胶体状态的电极浆料；