專利名稱：常溫電化學氧氣傳感器及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種氧氣傳感器，具體的說，涉及了一種常溫電化學氧氣傳感器及其制備方法。
背景技術：
氧氣傳感器基于電化學氣體檢測原理、用來檢測在化學反應中被氧化或分解的化學品或氣體。目前，市場上的常溫電化學氧氣傳感器是鉛一空氣原電池型傳感器，而鉛是有毒有害物質，歐盟的RoHS指令即有害物質禁用指令從2006年7月1日起在整個歐洲范圍內執(zhí)行，且自2016年起鉛一空氣原電池型傳感器將在歐盟全面禁用，而無鉛的氧氣傳感器計劃完全符合歐盟的RoHS指令；因此，開發(fā)無鉛氧氣傳感器將是大勢所趨，其符合了 RoHS 指令，可以繞開RoHS壁壘，有助于進入歐洲市場。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，從而提供了一種結構簡單、靈敏度高、無鉛污染的常溫電化學氧氣傳感器，還提供了一種工藝簡單、易于制造、可靠性高的常溫電化學氧氣傳感器的制備方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是一種常溫電化學氧氣傳感器，它包括有陶瓷基板、設置在所述陶瓷基板上的兩組進氣通孔、三塊金導線層、由對電極、參比電極和工作電極構成的鉬電極層、Nafion固體電解質層和膠體保護層；其中，三塊所述金導線層分別固化在所述陶瓷基板上，其中兩塊所述金導線層分別設置在兩組所述進氣通孔的孔沿四周部位；所述鉬電極層的對電極、參比電極和工作電極分別固化在三塊所述金導線層上，所述對電極和所述工作電極分別對應兩組所述進氣通孔并覆蓋設置；所述Nafion 固體電解質層固化在所述鉬電極層上，所述膠體保護層固化在所述Nafion固體電解質層上。
基于上述，所述陶瓷基板采用小型片狀結構陶瓷基板。
一種常溫電化學氧氣傳感器的制備方法，它包括以下步驟 步驟1、在所述陶瓷基板上使用激光打孔機制作兩組進氣通孔；步驟2、將金漿料通過印刷或噴涂方式固化在所述陶瓷基板上，形成三塊所述金導線層，其中，在650°C 1100°C下進行固化處理，固化時間為30分鐘 90分鐘；步驟3、將鉬漿料通過印刷或噴涂方式分別固化在三塊所述金導線層上，形成由對電極、參比電極和工作電極構成的鉬電極層，其中，在50°C 300°C下進行固化處理，固化時間為30分鐘 90分鐘；步驟4、將Nafion溶液通過噴涂方式固化在所述鉬電極層上，形成所述Nafion固體電解質層，其中，在50°C 80°C下進行固化處理，固化時間為10分鐘 90分鐘；步驟5、將環(huán)氧樹脂膠水通過噴涂方式固化在所述Nafion固體電解質層上，形成所述膠體保護層，即可。3
本發(fā)明相對現(xiàn)有技術具有突出的實質性特點和顯著進步，具體的說，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、導線層和電極層分別選用貴金屬金和鉬，避免使用重金屬鉛，杜絕了鉛污染；固體電解質采用Nafion材料，無危險，易操作；2、該制備方法主要采用漿料印刷或噴涂的生產(chǎn)方式，工藝簡單，易于制造，產(chǎn)品穩(wěn)定性和一致性較易控制；3、該傳感器使用的貴金屬金、鉬和Nafion固體電解質，在該傳感器體系內為非消耗型的材料，使得傳感器的壽命較長。
圖1是所述常溫電化學氧氣傳感器的結構示意圖。
具體實施方式
下面通過具體實施方式
，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。
如圖1所示，一種常溫電化學氧氣傳感器，它包括有陶瓷基板1、設置在所述陶瓷基板1上的進氣通孔21和進氣通孔22、包括有金導線層31、金導線層32、金導線層33的導線層、由對電極41、參比電極43和工作電極42構成的鉬電極層、Nafion固體電解質層5 和膠體保護層6 ；其中，三塊所述金導線層分別固化在所述陶瓷基板1上，其中，所述金導線層31、所述金導線層32分別對應并設置在所述進氣通孔21和所述進氣通孔22的孔沿四周部位；所述鉬電極層的對電極41、參比電極43和工作電極42分別對應并固化在所述金導線層31、所述金導線層33、所述金導線層32上，所述對電極41和所述工作電極42分別對應所述進氣通孔21和所述進氣通孔22并覆蓋設置；所述Nafion固體電解質層5固化在所述鉬電極層上，所述膠體保護層6固化在所述 Nafion固體電解質層5上；所述陶瓷基板1采用小型片狀結構陶瓷基板。
一種常溫電化學氧氣傳感器的制備方法，它包括以下步驟 步驟1、在所述陶瓷基板上使用激光打孔機制作兩組進氣通孔；步驟2、將金漿料通過印刷或噴涂方式固化在所述陶瓷基板上，形成三塊所述金導線層，其中，在650°C 1100°C下進行固化處理，固化時間為30分鐘 90分鐘；步驟3、將鉬漿料通過印刷或噴涂方式分別固化在三塊所述金導線層上，形成由對電極、參比電極和工作電極構成的鉬電極層，其中，在50°C 300°C下進行固化處理，固化時間為30分鐘 90分鐘；步驟4、將Nafion溶液通過噴涂方式固化在所述鉬電極層上，形成所述Nafion固體電解質層，其中，在50°C 80°C下進行固化處理，固化時間為10分鐘 90分鐘；步驟5、將環(huán)氧樹脂膠水通過噴涂方式固化在所述Nafion固體電解質層上，形成所述膠體保護層，即可。
最后應當說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解依然可以對本發(fā)明的具體實施方式
進行修改或者對部分技術特征進行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術方案范圍當中。
權利要求
1.一種常溫電化學氧氣傳感器，其特征在于它包括有陶瓷基板、設置在所述陶瓷基板上的兩組進氣通孔、三塊金導線層、由對電極、參比電極和工作電極構成的鉬電極層、 Nafion固體電解質層和膠體保護層；其中，三塊所述金導線層分別固化在所述陶瓷基板上，其中兩塊所述金導線層分別設置在兩組所述進氣通孔的孔沿四周部位；所述鉬電極層的對電極、參比電極和工作電極分別固化在三塊所述金導線層上，所述對電極和所述工作電極分別對應兩組所述進氣通孔并覆蓋設置；所述Nafion固體電解質層固化在所述鉬電極層上，所述膠體保護層固化在所述Nafion固體電解質層上。
2.根據(jù)權利要求1所述的常溫電化學氧氣傳感器，其特征在于所述陶瓷基板采用小型片狀結構陶瓷基板。
3.權利要求1所述的常溫電化學氧氣傳感器的制備方法，其特征在于該制備方法包括以下步驟步驟1、在所述陶瓷基板上使用激光打孔機制作兩組進氣通孔； 步驟2、將金漿料通過印刷或噴涂方式固化在所述陶瓷基板上，形成三塊所述金導線層，其中，在650°C 1100°C下進行固化處理，固化時間為30分鐘 90分鐘；步驟3、將鉬漿料通過印刷或噴涂方式分別固化在三塊所述金導線層上，形成由對電極、參比電極和工作電極構成的鉬電極層，其中，在50°C 300°C下進行固化處理，固化時間為30分鐘 90分鐘；步驟4、將Nafion溶液通過噴涂方式固化在所述鉬電極層上，形成所述Nafion固體電解質層，其中，在50°C 80°C下進行固化處理，固化時間為10分鐘 90分鐘；步驟5、將環(huán)氧樹脂膠水通過噴涂方式固化在所述Nafion固體電解質層上，形成所述膠體保護層，即可。
全文摘要
本發(fā)明提供一種常溫電化學氧氣傳感器及其制備方法，該傳感器包括有陶瓷基板、設置在陶瓷基板上的兩組進氣通孔、固化在陶瓷基板上的三塊金導線層、固化在三塊金導線層上的鉑電極層、固化在鉑電極層上的Nafion固體電解質層和固化在電解質層上的膠體保護層；對電極和工作電極分別對應兩組進氣通孔并覆蓋設置；該制備方法包括在陶瓷基板上制作兩組進氣通孔；將金漿料固化在陶瓷基板上，形成三塊金導線層；將鉑漿料分別固化在三塊金導線層上，形成由對電極、參比電極和工作電極構成的鉑電極層；噴涂制作電解質層和膠體保護層。該傳感器具有結構簡單、靈敏度高、無鉛污染的優(yōu)點，該方法具有工藝簡單、易于制造、可靠性高的優(yōu)點。
文檔編號G01N27/407GK102507699SQ20111031481
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月18日 優(yōu)先權日2011年10月18日
發(fā)明者劉紅霞, 古瑞琴, 張小水, 武傳偉, 祁明鋒, 薛永亮, 谷永謙 申請人:鄭州煒盛電子科技有限公司