貴金屬摻雜的TiO2納米管傳感器檢測(cè)SF6分解組分的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在如今的電力系統(tǒng)的建設(shè)中,氣體絕緣組合電器(Gas Insulated Switchgear,GIS)在各個(gè)變電站中得到了廣泛的應(yīng)用。GIS內(nèi)部不可避免的缺陷仍會(huì)引起局部電場(chǎng)過強(qiáng),最終導(dǎo)致局部放電(partial discharge,PD)的發(fā)生。放電產(chǎn)生的能量使SF6氣體發(fā)生分解生成多種低氟硫化物,特別是當(dāng)GIS中的混有微量水分、氧氣時(shí),會(huì)進(jìn)一步不可逆轉(zhuǎn)的生成SOF2、SO2F2、SO2等特征組分氣體,危害GIS的正常運(yùn)行。目前,一般

2、是通過氣相色譜等方法來檢測(cè)這些特征組分氣體含量,從而判斷出GIS設(shè)備內(nèi)部絕緣情況。但現(xiàn)有的檢測(cè)方法多是在實(shí)驗(yàn)室完成的離線檢測(cè)法,無法實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)。因此本文基于已有的TiO2納米傳感器檢測(cè)SF6局部放電分解的特征組分的技術(shù),研究了摻雜了貴金屬的TiO2納米傳感器的性能,通過一系列實(shí)驗(yàn)研究了貴金屬摻雜對(duì)TiO2納米管的微觀氣敏機(jī)理和宏觀氣敏性影響。
　　本文運(yùn)用陽極氧化法研制了本征TiO2納米管氣體傳感器,并在此基礎(chǔ)上,通過電化學(xué)分析

3、儀的方法將Pt以及Au納米顆粒沉積在本征TiO2納米管上,并且控制了Pt粒子的摻雜量。通過SEM,XRD等手段觀察表征發(fā)現(xiàn),制備的TiO2納米管陣列是以銳鈦礦為主,摻雜的貴金屬粒子較為均勻的分散在納米管表面。
　　改進(jìn)了TiO2納米管傳感器的SF6分解氣體組分檢測(cè)裝置試驗(yàn)平臺(tái),并研究了不同Pt摻雜量的TiO2納米管傳感器對(duì)SF6三種主要分解氣體組分SO2、SOF2、SO2F2的溫度特性和氣敏特性,得出不同Pt摻雜的TiO2納米管傳

4、感器的最佳工作溫度以及氣敏特性隨著摻雜量的不同而變化。其中,摻雜時(shí)間為10s的最佳工作溫度為160℃;20s為150℃;30s為130℃;40s為100℃,即隨著摻雜量的增加,傳感器的最佳工作溫度點(diǎn)下降。傳感器的選擇性也與摻雜量的多少有關(guān),10s的對(duì)SO2最敏感,響應(yīng)值為-53.25％,30s的對(duì)SO2F2最敏感,響應(yīng)值為-50.58％。通過紫外光照射Pt摻雜的TiO2納米管傳感器,可以解決傳感器硫中毒的問題。
　　在相同條件下,

5、測(cè)試了Au摻雜TiO2納米管傳感器對(duì)SO2、SOF2、SO2F2的特性,得出Au摻雜TiO2納米管傳感器的最佳工作溫度為110℃;且對(duì)100ppm的SO2F2氣體的響應(yīng)值最高為-42.31％,而對(duì)SOF2、SO2兩種氣體的響應(yīng)值較低分別為-28.37％和-23.75％,說明Au摻雜TiO2納米管傳感器對(duì)SO2F2氣體有良好的選擇性。相較與本征的傳感器,Au納米粒子的摻雜,明顯的改變了傳感器對(duì)SO2、SOF2、SO2F2三種氣體的選擇性且