《基於鈀納米電化學甲烷感測器的研究》是依託山西大學，由李忠平擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於鈀納米電化學甲烷感測器的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李忠平
- 依託單位：山西大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
靈敏度高、選擇性好和使用簡便的甲烷感測器在煤礦瓦斯監控，保證安全生產等方面具有廣闊套用前景，基於甲烷高選擇性材料的電化學感測器尚無研究報導。本項目擬從材料製備和分析感測器角度出發，著重開展甲烷氣敏新材料製備方法和電化學甲烷氣體感測器回響機制的研究。設計以對甲烷分子具有高選擇性的穴蕃類超分子為鈀納米的支撐材料，製備出對甲烷分子具有高選擇性捕獲和高電化學活性的納米複合材料，將該材料作為甲烷氣體的感測材料, 採用共價鍵合修飾電極技術將甲烷敏感材料修飾於玻碳、氧化銦錫導電玻璃等電極表面構建甲烷感測器的氣敏電極或器件，提高感測器對甲烷分子的選擇性和靈敏度，建立一種納米電化學檢測甲烷氣體分子的新方法。探索甲烷分子在鈀納米材料修飾電極上的電化學反應機制，為研發甲烷電化學儀器奠定理論基礎。在此基礎上將電化學感測器系統集成化，實現室溫下對甲烷氣體的直接檢測，並拓展納米電化學感測器在氣體檢測領域的套用範圍。
結題摘要
我國甲烷感測器的研發工作滯後，研發具有自主智慧財產權，簡便快速、準確可靠的甲烷感測器非常必要和緊迫。現有的甲烷檢測裝置性能和壽命等參數與國際先進水平存在很大差距，監測數據的準確性、可靠性、穩定性等還不能完全滿足煤礦井下使用要求，急需通過自主開發以提高我國煤礦井下瓦斯感測器及檢測裝置的性能，進一步提升和完善煤礦安全監控系統的穩定性和可靠性。因此，針對煤礦生產過程中甲烷監測所面臨的問題，開展瓦斯感測器檢測新方法的研究具有重要的科學價值，提高質量、改進感測器性能，加強對瓦斯感測器的低成本技術創新和最佳化升級具有一定的現實意義。針對煤礦瓦斯感測器的檢測中存在的問題，研製一種靈敏度高、選擇性好和使用簡便的甲烷感測器在煤礦瓦斯監控，保證安全生產等方面具有廣闊套用前景，基於甲烷高選擇性材料的電化學感測器尚無研究報導。本項目從材料製備和分析感測器角度出發，著重開展了甲烷氣敏新材料製備方法和電化學甲烷氣體感測器回響機制的研究。設計以對甲烷分子具有高選擇性的穴蕃類超分子為鈀納米的支撐材料，製備出對甲烷分子具有高選擇性捕獲和高電化學活性的納米複合材料，將該材料作為甲烷氣體的感測材料, 採用共價鍵合修飾電極技術將甲烷敏感材料修飾於玻碳、氧化銦錫導電玻璃等電極表面構建甲烷感測器的氣敏電極或器件，提高感測器對甲烷分子的選擇性和靈敏度，建立一種納米電化學檢測甲烷氣體分子的新方法。探索甲烷分子在鈀納米材料修飾電極上的電化學反應機制，為研發甲烷電化學儀器奠定理論基礎。研究了納米複合材料修飾電極的方法，電極的製備對電極性能關係重大，因此材料在電極表面的分布和附著是修飾電極的主要問題。本項目將研究採用共價鍵合法技術修飾電極，研究修飾電極材料的濃度，使用量，電壓範圍等。 建立合適的用於研究納米電化學檢測甲烷氣體的方法，並考察其回響時間，電解質種類，濃度等。研究甲烷分子在修飾電極上的吸附和電催化氧化效果，探索其氧化過程，闡述納米電化學檢測甲烷的機理。研究構建集成化的感測器系統,設計研究集成化的三電極體系，將工作電極、參比電極和輔助電極以及電解質封裝與一密閉體系。不僅可直接和電化學工作站聯用，也可以在簡單的電子線路系統下進行信號輸出。該系統將直接套用於電化學甲烷氣體的氣相檢測，因此，研究採用氣體過濾膜實現對浮塵的過濾，選擇有機電解質，封裝三電極系統。建立了新體系全面進行性能評價和考察，包括選擇性，靈敏度，檢出限。
