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时间:2018-08-06
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1、新氯气传感器是由氯离子和钪离子导电性固体电解质制作而成今中伸浩二岡本杜松子酒亚安达大阪大学应用化学学院工程系日本大阪吹田市山田路2-1565-0871摘要氯气传感器由一价氯阴离子和三价钪阳离子导电性固体电解质制成的。该传感器展现出重复反响,并且达到90%的反应不超过3分钟。传感器的EMF输出和氯气浓度被观察到有良好的线性关系并且结果服从理想的能斯特方程。#2003Elsevier科学B.V.保留所有权利。关键词:氯;感应器;氯化物;钪;固体电解质;三氯氧磷1.介绍氯气是由两个氯原子组成的,是众所周知的有毒气气体物质。虽然氯气气体在工业上是明
2、显有用的,它是相当有害处的,并且氯气气体泄漏构成了显著工业灾难。氯原子是构成毒性二恶英的元素之一。防止二恶英产生的最有效措施是避免含氯材料的燃烧。同时,防止二恶英形成的最有效措是含氯化合物的热处理在升高的温度区域进行时,二恶英不会形成。当含有氯化合物燃,气体物质比如氯气和氯化氢就会产生。氯气气体能有效监测含氯化合物是否正在燃烧。通过氯气含量的原位测量可以有效防止二恶英的形成和其进一步扩散到环境中,并且一旦氯气被检测到,为阻止二恶英形成操作温度应控制在至少800度。迄今为止,固体电解质的氯气传感器和半导体已经被提出。在这些之中,由固体电解质元
3、素制成的传感器具有较强的优势,因为它提供了快速.重现性反应的高度选择性检测。例如,氯化锶[5],氯化钡[6-8]和PbCl2[9-11]已经被报告作为固体电解质的候选物质,并且氯化物[1-4]如氯化银和氯化钠已被用作氯气检测的辅助电极。然而,所有这些在操作温度下无论是易溶于水(除了氯化银)还是不稳定的都含有各种气体共存下的目标氯气(氯化银:熔点:455度‘点燃时变暗)。与此相反,稀土氯氧化物(ReOCI,Re:稀土元素)是非常稳定的在氧化和还原氛围中,即使在温度高达1200度时,也不溶于水和分解出氯。最近,我们提出了一个氯气传感器是基于结合
4、二价镁离子导电性Mg1-2x-固溶体和氧化物阴离子导电性稳定的氧化锆,伴随有calciumdoped镧酰氯[15]作为辅助传感电极。被提出的氯气传感器表现出持续快速的反应。然而,氯气传感器必须使用三氯氧磷为基础的辅助来进行氯气检测除了两种类型的固体电极从而使该传感器单元相对复杂。我们已经成功地开发了一种新型的高氯阴离子导电性固体电解质显示了氯阴离子最高的电导率在迄今报道的氯阴离子导体中。由于含钙的LaOCI电解质展示了很可观的氯阴离子导电性行为,含钙的LaOcl固体电解质直接结合Sc3+阳离子导导电性固体电解质,从而形成了不使用任何辅助电极
5、的一种新型氯气传感器。涉及到移动的阴离子和阳离子的一种复合物在两种电解质之间形成。由于本氯气传感器有望被安装在其中可能存在有Cl2气体的废气气氛中,在操作温度下,由两种固体电解质形成的化合物也应该是足够稳定的。大多数氯化物分解在低于900度的相对低温下,但是,ScCl3仍然以固体足够稳定存在于970度高温下。由这两种类型的固体电解质制作而成的一个紧凑的尖端型氯气传感器即上述(氯阴离子和钪阳离子导电性固体电解质)不仅在高温,而且在各种气氛下,它都具有相当高的稳定性。它的高检测能力已经被证明。*通讯作者。电话:þ81-6-6879-7353,传
6、真:þ81-6-6879-7354。电子邮件地址:imanaka@chem.eng.osaka-u.ac.jp(今中北)。0925-4005/03/$-见前面的问题#2003Elsevier科学BV保留所有权利。DOI:10.1016/S0925-4005(03)00192.实验将氧化镧)溶于稀盐酸,并将该溶液加热至白色粉末形成。所获得的LaOCl与碳酸钙以9:1的摩尔比混合和造粒,这些颗粒在空气中以700度加热六小时。将得到的沉淀物样品再次粉碎,然后制成颗粒并在900度下加热六小时得到(La0.9Ca0.1)OCl0.9固体电解质。以高纯
7、度的氧化钪(99.9%),ZrOCl2.8H2O(99.95%)和磷酸二氢铵(99%)作为原料通过溶胶凝胶的方法合成Sc1/3Zr2(PO4)3氧化钪和ZrOCl2.8H2O分别溶解在3N硝酸水溶液中,然后混合。随后,NH4H2PO4溶液(3%)滴入水混合硝酸溶液中。白色沉淀沉积后,将溶液在75℃下加热24小时。在130度下加热8小时使溶液的水分蒸发。干燥的沉淀物在300度下加热24小时。得到的白色粉末进行造粒并在850摄氏度下烧结24小时。该样品用X-射线粉末衍射采用铜靶。该射线衍射数据是由用于分步扫描方式收集,通过该步骤,扫描方法2Y在
8、0.048一个步骤的宽度和10至70度范围内以108/min的扫描速度.......................图1.剖视图显示氯气传感器由一价氯阴离子传导和三价钪阳离子导电
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