文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
复合固体电解质膜SO<,2>传感器的研究
姓名:杨锦秀
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:索进平
20060506
摘要
固体聚合物电解质(Solid Polymer Electrolyte,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 复合膜,该膜以聚乙烯醇
(Poly(vinyl alcohol),PVA)为基,掺杂物为二氧化硅和钨硅酸(Silicotungstic Acid
(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 (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
µA/(10-6mol·L-1),并对传感器稳定性做了一定分析。

关键词: 聚合物电解质掺杂二氧化硫电化学传感器
I
Abstract
Solid polymer electrolyte (SPE) has many good properties, such as light weight, good
membrane-forming, good stability and so on, when it is used in gas sensors, the problems,
like the leakage of liquid, short circuit, short lifetime of liquid electrolyte sensor can be
resolved. These good performances make SPE prehensive application in sensors,
lithium ion batteries and electrons.
In this paper, the preparation technique and performances of a kind of posite
solid electrolyte were researched, what’s more, the properties of sulfur dioxide sensors
based posite solid electrolyte membranes were studied at room temperature.
anic/posite solid electrolyte membrane based on Poly(vinyl
alcohol (PVA), silicon dioxide and silicotungstic acid (STA,SiO2·12WO3·26H2O) was
prepared using sol-gel method and tape casting. The properties of solid electrolyte
membranes were analyzed with EIS, XRD, FTIR, TGA, SEM, cyclic voltammetry and σ-ε
draw-extend experiments, the results showed that PVA, SiO2, and