檢測(cè)SF6分解組分的導(dǎo)電聚苯胺傳感器氣敏特性研究.pdf

1、六氟化硫(SF6)，常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，電負(fù)性強(qiáng)，具有優(yōu)良電絕緣和滅弧性能，作為氣體絕緣介質(zhì)被廣泛應(yīng)用在氣體絕緣組合電器(Gas Insulated Switchgear，GIS)中。隨著運(yùn)行年限的增加，GIS內(nèi)部存在的設(shè)備缺陷會(huì)引起局部放電(Partial Discharge，PD)和局部過(guò)熱，使SF6發(fā)生分解，生成多種不穩(wěn)定的低氟硫化物，其與氣室中的水分和氧氣發(fā)生反應(yīng)生成H2S、SO2、SOF2和SO2F2等特征組份。通過(guò)檢測(cè)這些特

2、征組份的種類和含量來(lái)診斷評(píng)估 GIS內(nèi)部的絕緣狀況。本文將導(dǎo)電高分子材料聚苯胺基(Polyaniline，PANI)氣體傳感器，用于檢測(cè)SF6分解組分，對(duì)材料的合成、氣敏特性和氣敏機(jī)理等進(jìn)行了系統(tǒng)的分析研究。
　　本文用化學(xué)氧化聚合法，以苯胺為單體，過(guò)硫酸銨為氧化劑，在酸性介質(zhì)中合成了三種摻雜態(tài)的聚苯胺材料分別為PANI-HCl、PANI-SSA和PANI-HCl/SSA，并制備出叉指電極基的氣體傳感器。使用FTIR、XRD、SE

3、M和TGA-DTA對(duì)摻雜態(tài)的聚苯胺的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了表征分析。
　　試驗(yàn)測(cè)試了PANI-HCl傳感器對(duì)SF6四種主要分解組分H2S、SO2、SOF2和SO2F2的氣敏特性，通過(guò)檢測(cè)100μL/L的四種氣體發(fā)現(xiàn)，PANI-HCl氣敏傳感器對(duì) H2S氣體的檢測(cè)靈敏度最高，其電阻變化率達(dá)到-89％。當(dāng)濃度低于50μL/L時(shí)，靈敏度和氣體濃度近似呈線性關(guān)系，隨著H2S氣體濃度的升高傳感器的響應(yīng)達(dá)到飽和，說(shuō)明PANI-HCl傳感器適合

4、于低濃度H2S氣體的檢測(cè)；傳感器對(duì)25μL/L的H2S氣體的靈敏度達(dá)到-72%，遠(yuǎn)大于對(duì)100μL/L的SO2、SOF2和SO2F2的靈敏度(分別為-65%、-24.5%和-10%)，傳感器對(duì) H2S氣體表現(xiàn)出較強(qiáng)的選擇性；傳感器的恢復(fù)性試驗(yàn)中，檢測(cè)過(guò)H2S和SO2氣體的傳感器需要在N2清洗和輔助加熱的條件下，才能完全解吸附，且恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，而對(duì)SOF2和SO2F2兩種氣體則很容易從氣敏材料表面解離；通過(guò)傳感器接觸氣體前后的FTIR分析

5、知，傳感器的靈敏度與氣體分子脫吸附的快慢和其本身的化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)。
　　針對(duì)PANI-HCl傳感器環(huán)境穩(wěn)定性差這一缺點(diǎn)，在相同的試驗(yàn)條件下，分別測(cè)試了PANI-SSA和PANI-HCl/SSA傳感器對(duì)不同濃度H2S和SO2的氣敏響應(yīng)曲線，結(jié)果表明PANI-SSA傳感器對(duì)100μL/L的兩種氣體靈敏度分別為-15.6%和-13.2%，對(duì)兩種氣體的敏感性較差，且靈敏度差別較小，選擇特性差；PANI-HCl/SSA傳感器對(duì)100μL/