复合固体电解质膜solt2gt传感器的研究

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1、摘要固体聚合物电解质（SolidPolymerElectrolyte，SPE）具有质轻、成膜性好、粘弹性和稳定性好等优点，将其应用于气体传感器中，能克服液体电解质传感器存在的易泄露、短路、寿命短等问题，符合化学传感器的发展趋势，在传感器、锂离子电池、电子等方面都有着广泛的应用。本课题主要研究复合固体电解质膜的制备工艺及其性能，并将其用做SO2传感器电解质，进行传感器性能研究。研究了复合电解质膜的制备工艺。采用溶胶-凝胶法，利用水浴磁力加热搅拌及流延成膜的手段，制备了传感器电解质材料STA/SiO2/PVA复合

2、膜，该膜以聚乙烯醇（Poly(vinylalcohol)，PVA）为基，掺杂物为二氧化硅和钨硅酸（SilicotungsticAcid(STA)）。通过EIS、TGA、XRD、FTIR、SEM、循环伏安法及拉伸实验等测试方法分析了电解质膜的性能。结果表明复合电解质膜中聚乙烯醇、二氧化硅和钨硅酸相容性较好，并且电解质膜具有良好的质子导电性、热稳定性、电化学稳定性及良好的力学性能，符合SO2传感器的应用要求。进行了电流型固体电解质SO2传感器的性能研究。设计出拆卸方便的SO2气体传感器结构，传感器电解质为本课题制

3、备的3%STA/50%SiO2/PVA复合电解质膜，电极为质子交换膜燃料电池常用的碳载铂气体扩散电极，采用电化学系统对静态SO2/空气体系进行性能测试，由工作电极极化曲线的电流平台区选择传感器的工作电压为0.3V（相对于参比电极），在该工作电压下，测试了传感器对一系列SO2/空气体系的电流响应-时间曲线，结果表明用此类复合膜为电解质的传感器对SO2的电流响应信号和SO2浓度有较好的线性关系，通过计算得传感器测量SO2的灵敏度为-6-123.7µA/(10mol·L)，并对传感器稳定性做了一定分析。关键词：聚合

4、物电解质掺杂二氧化硫电化学传感器IAbstractSolidpolymerelectrolyte(SPE)hasmanygoodproperties,suchaslightweight,goodmembrane-forming,goodstabilityandsoon,whenitisusedingassensors,theproblems,liketheleakageofliquid,shortcircuit,shortlifetimeofliquidelectrolytesensorcanberesolv

5、ed.ThesegoodperformancesmakeSPEhascomprehensiveapplicationinsensors,lithiumionbatteriesandelectrons.Inthispaper,thepreparationtechniqueandperformancesofakindofnovelcompositesolidelectrolytewereresearched,what’smore,thepropertiesofsulfurdioxidesensorsbasedon

6、compositesolidelectrolytemembraneswerestudiedatroomtemperature.Theorganic/inorganiccompositesolidelectrolytemembranebasedonPoly(vinylalcohol(PVA),silicondioxideandsilicotungsticacid(STA，SiO2·12WO3·26H2O)waspreparedusingsol-gelmethodandtapecasting.Thepropert

7、iesofsolidelectrolytemembraneswereanalyzedwithEIS,XRD,FTIR,TGA,SEM,cyclicvoltammetryandσ-εdraw-extendexperiments,theresultsshowedthatPVA,SiO2,andSTAwereincorporatedwellinthesolidelectrolytemembranes,meanwhile,electrolytemembraneshadgoodprotonconductivity,ho

8、tstability,mechanicalproperty,andelectrochemistrystability.Therefore,theSTA/SiO2/PVAcompositeelectrolytemembranewasfittobeusedinSO2gassensors.Theperformancetestingofamperometricsulfurdioxide(SO2)electr