Датчик концентрации паров гидразина

Датчик концентрации паров гидразина

Реферат

 

Использование: в аналитическом приборостроении. Сущность изобретения: датчик содержит подложку, на которой расположены электроды и чувствительный слой. Чувствительный слой выполнен из сорбента, в котором равномерно распределено гетерополисоединение, имеющее один из следующих составов Co₃P₂W₆Mo₁₂O₆₂ или Mn₃P₂W₆Mo₁₂O₆₂ или Co₃(H₃PW₉V₃O₄₀)₂ или Mn₃(H₃PW₉V₃O₄₀), при этом его содержание в слое сорбента составляет 1 - 70 мас.%. 1 ил.

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, а именно к датчикам состава газа.

Предлагаемый датчик предназначен для определения концентрации паров гидразина в газовых средах.

Известны датчики паров гидразина и его производных, выполненные в виде керамической (Al₂O₃) бусинки, пропитанной каталитически активным Ir [1] Внутри бусинки может располагаться проволочный терморезистор, используемый для регистрации тепла, выделяющегося при каталитическом разложении гидразина и его производных над нагретой поверхностью датчика.

К недостаткам таких датчиков относится большая потребляемая на нагрев мощность, низкое быстродействие, плохая воспроизводимость параметров, недостаточная селективность по отношению к парам гидразина.

Ближайшим аналогом изобретения, выбранным в качестве прототипа, является датчик паров гидразина, содержащий диэлектрическую подложку, на которой расположены электроды и слой пористого сорбента, содержащий гетерополисоединения (ГПС) 12 ряда [2] Введение ГПС в пленку основного пористого сорбента (например, кремнезема) позволяет повысить стабильность датчика по сравнению с датчиком, имеющим сорбент из одного гетерополисоединения.

К недостаткам такого датчика относятся его невысокие чувствительность и селективность по отношению к парам гидразина.

Технический эффект от использования предлагаемого изобретения заключается в том, что датчик концентрации паров гидразина, содержащий подложку, на которой расположены электроды и чувствительный слой, выполненный на основе сорбента, активированного гетерополисоединением, которое имеет один из следующих составов Co₃P₂W₆Mo₁₂O₆₂ или Mn₃P₂W₆Mo₁₂O₆₂, или Co₃(H₃PW₉V₃O₄₀)₂, или Mn₃(H₃PW₉V₃O₄₀)₂, и содержится в слое сорбента в количестве 1-70 мас. позволяет с высокой чувствительностью и селективностью определять концентрацию паров гидразина в исследуемой атмосфере.

В предлагаемом датчике концентрации паров гидразина чувствительный слой выполнен из пористого сорбента (например, кремнезема), активированного гетерополисоединением, которое имеет один из следующих составов Co₃P₂W₆Mo₁₂O₆₂ или Mn₃P₂W₆Mo₁₂O₆₂, или Co₃(H₃PW₉V₃O₄₀)₂, или Mn₃(H₃PW₉V₃O₄₀)₂. Принцип действия датчика основан на изменении электрофизических (диэлектрическая проницаемость, проводимость) характеристик чувствительного слоя при его взаимодействии с парами гидразина.

Увеличение чувствительности и селективности датчика по отношению к парам гидразина достигается, по-видимому, за счет протекания реакции комплексообразования паров гидразина с катионной частью гетерополисоединения, которая в результате стабилизации более высокого валентного состояния атомов кобальта или марганца вступает во внутримолекулярные окислительно-восстановительные реакции, приводящие к резкому изменению электрофизических свойств всего ГПС и, следовательно, чувствительного слоя датчика.

На чертеже представлена схема датчика концентрации паров гидразина.

Датчик концентрации паров гидразина состоит из диэлектрической подложки 1, выполненной, например, из синталла или сапфира, на поверхность которой нанесены металлические (платина, никель, золото) гребенкообразные электроды 2,3, поверх которых располагается чувствительный слой 4 на основе пористого сорбента (например, SiO₂), активированный гетерополисоединением, которое имеет один из следующих составов Co₃P₂W₆Mo₁₂O₆₂ или Mn₃P₂W₆Mo₁₂O₆₂, или Co₃(H₃PW₉V₃O₄₀)₂, или Mn₃(H₃PW₉V₃O₄₀)₂. Кроме того, в конструкции датчика предусмотрена возможность размещения на подложке тонкопленочного нагревателя.

Получение пленок пористого сорбента, в которых в качестве активирующего вещества размещаются ГПС состава Co₃P₂W₆Mo₁₂O₆₂, Mn₃P₂W₆Mo₁₂O₆₂, Co₃(H₃PW₉V₃O₄₀)₂, Mn₃(H₃PW₉V₃O₄₀)₂, осуществляли методом гидролитической поликонденсации растворов, в которые вводились эти ГПС в количестве 1-70 мас. При этом в качестве основы сорбента могут быть использованы кремнезем SiO_x (где х 2), оксиды титана, тантала и др. Термообработку, необходимую для удаления растворителя и продуктов гидролиза из пленки сорбента, проводили при температуре до 300^оС.

Таким образом, по сравнению с прототипом предложенный датчик концентрации паров гидразина обладает следующими преимуществами: более высокой чувствительностью по отношению к парам гидразина; более высокой селективностью по отношению к парам гидразина.

Формула изобретения

ДАТЧИК КОНЦЕНТРАЦИИ ПАРОВ ГИДРАЗИНА, содержащий подложку, на которой расположены электроды и чувствительный слой, выполненный из сорбента, активированного гетерополисоединением, отличающийся тем, что гетерополисоединение имеет один из следующих составов: Co₃P₂W₆Mo₁₂O₆₂, или Mn₃P₂W₆Mo₁₂O₆₂, или Co₃(H₃PW₉V₃O₄₀)₂, или Mn₃(H₃PW₉V₃O₄₀)₂, при этом его содержание в слое сорбента составляет 1-70 мас.

РИСУНКИ

Рисунок 1