空气环境下PtO2分解实验的研究

牛亚路, 宋 凯， 孙建平, 李 旭， 叶 萌

(1. 太原理工大学， 山西 太原 030024; 2. 中国计量科学研究院， 北京 100029； 3. 西安工程大学， 陕西 西安 710048)

1 引 言

标准铂电阻温度计(standard platinum resistance thermometer,SPRT)作为ITS-90国际温标13.803 3～1 234.93 K温度范围内的标准内插仪器，其测量精度受到内部感温元件——铂丝的纯度、氧化、应力、晶格缺陷等因素的影响[1]，虽然提高铂丝的纯度能有效改善其测温性能，但是，进一步提高纯度存在成本高、难度大等问题。因此，减小影响SPRT测温性能的其他因素，例如铂丝的氧化，对于提高SPRT的测温性能也具有非常重要的意义。当前，SPRT的性能限制了ITS-90国际温标的发展，因此，国际温度咨询委员会(CCT)将提升SPRT的测温性能作为其战略规划的重要议题之一。

为了保证温度测量的稳定性和准确性，国际上通用的方法是向SPRT内充入O2和Ar的混合气或者直接充入干空气，两种充气方式均是通过含氧气体对铂丝起一定的保护和提纯作用[1,2]。正是由于氧气的存在，SPRT中的感温元件(高纯铂丝)虽然有较为稳定的物理化学性质，但是长时间在高温下和氧气接触，会发生氧化反应，使SPRT电阻变大，产生测量误差。针对铂及其氧化物的氧化分解实验，文献[3～5]表明了铂与氧气发生氧化反应，生成PtO2的二维或三维氧化物，空气环境下三维氧化物的分解温度为830 ℃；文献[6]报道了随着温度的升高，铂和氧气反应首先生成PtO2，然后生成PtO，最后PtO2和PtO分解；文献[7]指出在空气环境下PtO2在(620±10)℃分解生成铂单质，PtO会在1100 ℃下分解为Pt和O2。目前，对于空气环境下的铂丝的主要氧化产物PtO2和PtO的生成和分解温度仍缺乏较为统一详尽的说明。……