文档介绍：南京师范大学
硕士学位论文
直接电流型氨气传感器的研究
姓名:孔庆梅
申请学位级别:硕士
专业:化学;物理化学
指导教师:唐亚文
2009-05-21
物理化学硕士学位论文:直接电流型氨气传感器的研究
中文摘要
氨气在工业生产和生活中都有着广泛的应用,氨气的毒性较大,即使是微量的
浓度也会对人体造成危害。因此,在工作和居住环境中对氨气的监测具有重要意义,
开发在线监测氨气、成本低廉、灵敏度高和选择性好的电流型氨气传感器已成为目
前研究与开发的热点。本论文研究了在中性电解液中对氨氧化有高电催化性能的催
化剂,研制组装了能实际应用的电流型电化学氨气传感器。得到的主要结果如下:
1. Ir 和 Ir/C 催化剂对 NH3 氧化的电催化性能研究
利用乙醇和水二元体系制备了含 Ir 质量分数为 30%的 Ir/C 催化剂。X 射线衍射
(XRD)谱的研究表明,在制得的 Ir/C 催化剂中,Ir 粒子的粒径约为 nm。电化学
测量结果表明,在 NaClO4 电解液中,Ir/C 催化剂对氨氧化的电催化活性与纯 Ir 催化
剂的相似,但稳定性有明显增加。同时,NH3 在 Ir/C 催化剂上氧化的电流密度与 NH3
浓度呈现出良好的线性关系,表明 Ir/C 催化剂可以应用到在电流型电化学氨气传感
器中。
2. Ts 催化剂制备及其对 NH3 氧化的电催化性能研究
Ts 是 Ir 金属纳米粒子的良好载体。获得的 Ts
催化剂对 NH3 氧化的电催化活性和稳定性明显优于 Ir/C 催化剂。同时,对 NH3 在不
同催化剂电极上氧化的电流密度与浓度的响应关系研究表明:与 Ir/C 催化剂相比,
T 催化剂对 NH3 氧化的灵敏度更高,检出限更低。因此,Ts 催化剂在电流
型电化学氨气传感器上有良好的应用前景。
3. 炭载 Ir-Co 合金催化剂制备及其对 NH3 的电催化氧化性能研究
经过液相还原、高温处理方法制备得到的合金 Ir-Co/C 与一元贵金属 Ir/C 催化剂相比
较。在 Ir 载量相同的情况下,NH3 在 Ir-Co/C 催化剂上的起始氧化电位比 Ir/C 催化剂
-2
负 100mV 左右,峰电流密度高出 mAcm 。表明 Ir-Co/C 催化剂对 NH3 氧化的
电催化活性、稳定性能明显优于 Ir/C 催化剂。
4. 电流型电化学氨气传感器的组装与性能测试
以 Ir/C 催化剂作为电流型电化学氨气传感器的工作电极,比较与 Ir 金属、PtRu/C
催化剂的性能。表明 Ir/C 催化剂的性能明显优于其他催化剂。

关键词电流型电化学氨气传感器,Ir 催化剂,Ir/C 催化剂,中性电解液,
III
物理化学硕士学位论文:直接电流型氨气传感器的研究
ABSTRACT
NH3 is widely used in the industry. However, NH3 is a toxic gas. Even small
amount of NH3 is very harmful to the human body. Therefore, monitoring NH3 for the
living and working environments is very important. The amperometric NH3 sensor
possesses some advantages, such as their miniaturization, low cost, high sensitivity and
good selectivity. Therefore, the development of the electrochemical and amperometric
NH3 sensor has been became a hot research area.
This thesis mainly investigated the catalysts with the high electrocatalytic
performance for the NH3 oxidation in the neutral solution with the position of the
electrolyte. The electrochemical and amperometric NH3 sensor with the possible
application was studied and assembled.
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