张清妍,周 渠*,彭姝迪,吴高林,洪长翔,徐苓娜,唐 超,谭为民

(1.西南大学工程技术学院,重庆 400715;2.国网重庆市电力公司电力科学研究院,重庆 401123)

钴掺杂二氧化锡基氢气传感器气敏特性研究*

张清妍1,周 渠1*,彭姝迪2,吴高林2,洪长翔1,徐苓娜1,唐 超1,谭为民1

(1.西南大学工程技术学院,重庆 400715;2.国网重庆市电力公司电力科学研究院,重庆 401123)

氢气(H2)是溶解在变压器油中的重要故障特征气体,对油中溶解的H2气体浓度进行在线监测能实时有效反映变压器的运行状况。针对传统的二氧化锡基气体传感器检测油中溶解气体存在工作温度较高,气体响应较低的问题,提出一种用金属钴Co掺杂纳米二氧化锡SnO2基传感器检测变压器油中溶解气体的方法,介绍其制备方法研制气体传感器并测试H2气敏特性,同时基于第一性原理对其敏感机理进行了探讨。结果表明:金属Co掺杂SnO2后传感器的最佳工作温度降低至300 ℃,对50 μL/L H2的灵敏度增到12.16,Co掺杂后SnO2的导带负移,在费米能级附近出现了新的掺杂能级,增大了SnO2表面的导电性能,H2吸附在Co-SnO2表面时,价带顶附近区域出现了新的表面态,有利于载流子在价带和导带间的转移,从而改善传感器的气敏性能。

气体传感器;二氧化锡;氢气;气敏特性;第一性原理

随着我国超、特高压输变电工程的发展,各电压等级的变压器数量和容量骤增。变压器作为整个庞大而复杂电力系统的枢纽,在输、变电过程中起着举足轻重的作用,其可靠性直接关系到电力系统的安全可靠运行,一旦发生故障,将给国民经济造成巨大的损失[1-2]。……