室温甲烷气敏传感器综述

杨羽辰

（河北工程大学，河北 邯郸 056000）

0 引言

甲烷（CH4）标准状态下是无色无臭的高可燃性气体，在密闭环境中与空气混合，浓度达到5~15%时，易起火爆炸。甲烷同时也是一种窒息气体，在密闭空间内浓度达到25%~30%时，可引起人头昏、呼吸系统加速、运动功能失调等症状。若不及时发现，可能会窒息死亡。当建筑物位于垃圾填埋场附近时，甲烷可穿透建筑物墙壁，使居民暴露在高含量甲烷环境中。基于以上原因，研制成本低、选择性好、灵敏性高、寿命长、结构简单、检测范围广的室温甲烷气敏传感器意义重大。

1 室温甲烷气敏传感器的原理与分类

依据室温甲烷气敏传感器的气敏材料与甲烷分子作用后，传感器变化的物理量的不同，将室温甲烷气敏传感器分为电化学型、半导体金属氧化物型、气相色谱仪、电声型、光学型五类。

1.1 电化学型甲烷传感器

电化学型甲烷传感器的电极包括甲烷发生氧化反应的工作电极、平衡工作电极电流的对电极和测量工作电极电位的参考电极。工作电极和对电极通过电解液连接，保持系统的电荷中性。通过测量工作电极与对电极间的电流可确定甲烷浓度。

电解质主要分液态电解质（AEs）和固态电解质（SEs）两种类型，AEs包括水电解质和室温离子液体电解质（RTILs）。AEs价格低廉，应用广泛，使用简单，多为酸性电解质，如硫酸和次氯酸钠，潜在危害较大，同时易挥发，需要经常补充。RTILs为液态盐，具有比水高的密度，高离子电导率，高极性，不易挥发的优点[1]。……