论文部分内容阅读
CO是一种无色、无臭、有毒的气体,极易与血红蛋白结合造成人体缺氧死亡,开发高性能CO传感器对保证生活、生产和工业的安全性具有重要意义。新型热电薄膜CO传感器具有结构简单、启动温度低、选择性好等优点,显现出广阔的应用前景.催化剂作为热电薄膜传感器的重要组成部分,直接决定了传感器的综合性能.
本文重点采用沉淀法制备了一元、二元、三元Co催化剂,并系统研究了二元Co-Ce催化剂中Co/Ce原子配比、pH值、成型压强、焙烧温度和操作温度等因素对CO的反应活性.最终,将优化的最佳二元Co-Ce催化剂与热电薄膜结合,考察了传感器的气敏性、选择性和寿命.主要研究成果如下:
1、沉淀法制备一元Co催化剂.该催化剂在操作温度92℃时,具有较高的活性 (△T=40℃)和良好的选择性(对H2和CH4不起反应),根据SEM的表面形貌表征结果得知一元Co催化剂晶体粒子有团聚现象.
2、共沉淀法制备二元Co-Ce催化剂.在操作温度92℃时,Co-Ce催化剂具有最高的活性(△T=60℃)和优异的选择性(对H2和CH4不起反应).与一元Co催化剂相比,Co-Ce催化剂的活性和稳定性得到明显提高,SEM表征说明Ce的加入使Co-Ce催化剂中晶体粒子减小,催化剂颗粒得到了良好分散.
3、共沉淀法制备三元Co-Cu-Ce催化剂.测试结果表明,加入Cu后,此三元催化剂的活性低(△T<10℃),不适合于热电传感器的应用.
综上,二元Co-Ce催化剂具有最佳的活性和稳定性.将此催化剂与热电薄膜结合,开发的热电CO传感器在操作温度为92℃,CO浓度为3voL.％时,具有较高输出电信号(42 mV),传感器的响应和恢复时间分别为72 s和68 s.寿命测试显示,该传感器能持续工作35 h以上.此外,该传感器在操作温度范围为90.125℃时,对氢气和甲烷不响应,可以满足CO传感器的使用要求.