專利名稱：氧化錫-氧化鈰納米材料傳感器及其在mtbe檢測中的應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及電信號的傳感器，尤其涉及一種納米材料傳感器及其在檢測汽油中甲基叔丁基醚(MTBE)含量中的應用。
背景技術：
汽油是國民經濟中最重要的燃料。廣泛使用汽油也帶來了嚴重的環境問題，例如四乙基鉛雖然可以提高汽油的辛烷值，但是由于其嚴重污染環境，目前市場上已經禁止使用。20世紀70年代，MTBE作為提高汽油辛烷值的汽油調合組分開始被人們注意。MTBE可以增加汽油的辛烷值，而且化學性質穩定。添加MTBE的汽油還能改善汽車的行車性能，降低尾氣中一氧化碳的含量；而且燃燒效率高，可以抑制臭氧的生成；它可以替代四乙基鉛作為抗暴劑，生產無鉛汽油。現在約有95%的MTBE用作辛烷值提高劑和汽油中的含氧劑， 1973年意大利開發了世界上第一套MTBE工業裝置；1990年美國制定的空氣清潔法修正案 (CAA-1990)要求新配方汽油添加含氧化合物如MTBE，以減少汽車污染；中國從二十世紀70 年代末和80年代初開始進行MTBE技術的研究，1983年齊魯石化公司橡膠廠建成了中國第一套MTBE工業試驗裝置，1986年吉化公司建成了中國第一套萬噸級MTBE工業裝置。1999 年，中國啟動了 “全國空氣凈化工程——清潔汽車行動”，開始鼓勵使用含有MTBE的汽油。由于發現了 MTBE對人體的影響，1996年美國Santa Monica市部分地區由于飲用水中MTBE含量抬高，使得這些地區50 %的供水系統關閉，這是首次引起公眾關注的MTBE污染事件。1999年，美國加利福尼亞州空氣資源委員會規定從2002年12月31日起，禁止加州新配方汽油中使用MTBE ；接著又被推遲一年到2003年12月31日；紐約州也簽署法案， 規定從2004年1月起禁止使用MTBE，2010年將全面禁用MTBE。許多國家對MTBE的加入量都作出了嚴格限定，否則視為違反環保法規。加入MTBE、乙醇等調合汽油被稱為新配方汽油。目前，按照美國ASTMD 6839-02 Q007)標準等檢驗汽油中MTBE、乙醇含量時，普遍采用多維氣相色譜儀(如AC公司的M 3新配方汽油分析儀)。多維氣相色譜分析，不但儀器設備價格昂貴、樣品的分析時間也長達75分鐘左右，而且分離流程復雜、影響因素多，即使在相同的分離條件下，對不同的汽油樣品分析過程中也常有未知峰出現，色譜峰展寬造成的較大定量誤差，影響了測定的準確性；同時，需要氫氣、氦氣等氣體作為載氣，運行成本高。
發明內容
本發明的目的在于，提出一種基于金屬氧化物納米材料的傳感器及其在檢測汽油中MTBT中的應用。本發明的技術解決方案是這樣實現的一種基于氧化錫-氧化鈰和/或氧化錫-碳納米管復合納米材料的傳感器，其特征在于包括石英管，其兩端有進樣口和放空口，管腔中有陶瓷加熱棒，該加熱棒內嵌電阻絲，并由其固定于管腔中，電阻絲則與外部加熱電源連接，陶瓷加熱棒的兩端加裝檢測電極，該電極與陶瓷加熱棒的外表面均涂覆氧化錫-氧化鈰和/或氧化錫-碳納米管復合納米材料層，并通過檢測電極、電流表及檢測電源相連接，將檢測信號通過電流表送給PC機處理。—種基于氧化錫-氧化鈰和/或氧化錫-碳納米管復合納米材料的傳感器及其在汽油中MTBE檢測中的應用，其特征在于檢測過程包括下述步驟(1)將陶瓷加熱棒及其納米氧化錫-氧化鈰和/或氧化錫-碳納米管復合納米材料涂層加熱到200 250°C，(2)在汽油霧化器中將待測樣品于55 65°C霧化，以載汽流速80 lOOml/min 和檢測電流強度10 15mA通過，MTBE檢測的線性范圍達30 5000ppm。與現有技術相比較，本發明的優點顯而易見，主要表現在1、結構簡單、易于操作；檢測效率高；2、以空氣為載氣，運行成本低；3、具有良好的穩定性和重現性，檢測精度高。
本發明有附圖1幅，其中圖1是本發明的結構示意圖。在圖中1、石英管，2、進樣口，3、放空口，4、陶瓷加熱棒，5、電阻絲，6、檢測電極，7、 納米材料層，8、電流表，9、測試電源。
具體實施例方式如圖1所示的一種基于氧化錫-氧化鈰和/或氧化錫-碳化米管復合納米材料的傳感器及其在檢測汽油中MTBE含量中的應用。所述的氧化錫-氧化鈰和/或氧化錫-碳化米管復合納米材料傳感器包括石英管1、石英管1上有進樣口 2和放空口 3，石英管1內置有陶瓷加熱棒4，陶瓷加熱棒4中內嵌電阻線5并與加熱電源連接，在陶瓷加熱棒4外表面裝有兩個檢測電極6，陶瓷加熱棒4外表面和兩個檢測電極6均涂有納米材料7，在兩個電極6間接有電流表8和測試電源9，所述電流表8的電流為檢測信號，電流檢測信號通過微機加以處理。。所述石英管長100 150mm，內徑12 20mm ；所述陶瓷加熱棒長80 130mm、直徑8 16mm。一種基于氧化錫-氧化鈰和/或氧化錫-碳化納米管復合納米材料傳感器在汽油中MTBE檢測中的應用，其特征在于檢測過程包括將納米材料層加到200 300°C ；以空氣作為載氣，流速20 200ml/min ；電流強度l-200mA ；汽油霧化器的溫度為55-65°C。測定時，汽油經過汽油霧化器被空氣載入傳感器內部，產生電信號。下面，結合實例對本發明作進一步說明。實施例1 所用納米材料為半導體金屬氧化物的氧化錫-氧化鈰納米復合材料，納米材料的加熱溫度為200°C，載氣流速lOOml/min，電流強度15mA，汽油霧化器溫度為60°C，MTBE檢測的線性范圍50-2000ppm。
實驗例1 以市售的一種ElO乙醇汽油為實驗樣品，用實施例1的方法測定的MTBE 的含量為2. 67% (V/V)，多維氣相色譜的檢測值2. 75% (V/V)。實驗例2 以市售的一種93#無鉛汽油為實驗樣品，用實施例1的方法測定的MTBE 的含量為0.50% (V/V)，多維氣相色譜的檢測值0.51% (V/V)。實施例2 所用納米材料為半導體金屬氧化物的氧化錫納米粒子-碳納米管復合材料，納米材料的加熱溫度為240°C，載氣流速SOml/min，電流強度10mA，汽油霧化器溫度為58°C， MTBE檢測的線性范圍30-5000ppm。實驗例3 以市售的一種97#無鉛汽油為樣品，用實施例2測定的MTBE的含量為 4. 98% (V/V)，多維氣相色譜的檢測值5. 01% (V/V)。實驗例4 以出口新加坡的一種93#無鉛汽油為樣品，用實施例2測定的MTBE的含量為0.61% (V/V)，多維氣相色譜的檢測值0.62% (V/V)。
權利要求
1.一種基于氧化錫-氧化鈰和/或氧化錫-碳納米管復合納米材料的傳感器，其特征在于包括石英管(1)，其管腔為圓柱形，兩端有進樣口( 和放空口(3)，管腔中有陶瓷加熱棒G)，該加熱棒⑷內嵌電阻絲(5)，并由其固定于管腔中，電阻絲(5)則與外部加熱電源連接，陶瓷加熱棒的兩端加裝檢測電極(6)，該電極(6)與陶瓷加熱棒的外表面均涂覆納米材料層(7)，并通過檢測電極與電流表及測試電源(9)相連接，將檢測信號通過電流表⑶送給PC機處理。
2.一種基于氧化錫-氧化鈰和/或氧化錫-碳納米管復合納米材料的傳感器及其在檢測汽油中MTBE含量中的應用，其特征在于檢測過程包括下述步驟(1)將陶瓷加熱棒(4)及其納米涂層加熱到200 250°C；(2)在汽油霧化器中將待測樣品55 65°C霧化，以載氣流速80 lOOml/min和檢測電流強度1 200mA通過，MTBE檢測的線性范圍達30 5000ppm。
全文摘要
本發明公開了一種基于氧化錫-氧化鈰和/或氧化錫-碳納米管復合納米材料的傳感器及其在MTBE檢測中的應用，其特征在于所述傳感器包括石英管，其管腔兩端有進樣口和放空口，石英管中有陶瓷加熱棒，棒中內嵌電阻絲，電阻絲則與外部電源連接；陶瓷加熱棒的兩端加裝檢測電極，該電極與陶瓷棒的外表面均涂覆納米材料層，并通過檢測電極與電流表及測試電源相連接，將檢測信號通過電流表送給PC機處理。其檢測過程包括下述步驟將陶瓷加熱棒及其納米涂層加熱200～250℃；在汽油霧化器中將待測樣品于55～65℃霧化，以載氣流速80～100ml/min和檢測電流強度1～200mA通過，MTBE檢測的線性范圍達30～5000ppm。
文檔編號G01N27/06GK102175725SQ201110041688
公開日2011年9月7日 申請日期2011年2月21日 優先權日2011年2月21日
發明者于麗華, 劉名揚, 溫超 申請人:大連交通大學