固体电解质基VOCs传感器的研究进展*

赵艳琴，刘永光，戴 磊，周会珠，王 岭，曹吉林

(1.河北工业大学 化工学院，天津 300130；2.华北理工大学 化学工程学院，河北 唐山 063009；3.华北理工大学 教务处，河北 唐山 063009)



综述与评论

固体电解质基VOCs传感器的研究进展*

赵艳琴1，2，刘永光2，戴 磊2，周会珠3，王 岭2，曹吉林1

(1.河北工业大学 化工学院，天津 300130；2.华北理工大学 化学工程学院，河北 唐山 063009；3.华北理工大学 教务处，河北 唐山 063009)

综述了混合位型、阻抗型和电流型三类固体电解质基挥发性有机物(VOCs)传感器在检测VOCs方面的主要研究进展，并对固体电解质基VOCs传感器的发展方向和研究趋势进行了展望。

固体电解质； 挥发性有机物传感器； 混合位型； 阻抗型； 电流型

0 引 言

根据世界卫生组织定义，挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)，指的是具有较高蒸汽压(室温下饱和蒸汽压超过133.32 Pa)、常温常压下容易挥发(沸点在50～260 ℃之间)的一类有机化合物。

目前，用于检测空气中VOCs传统的分析方法有气相色谱法(GC)[1]、气相色谱—质谱联用技术(GC—MS)[2]、液相色谱法(HPLC)[3]、荧光法[4]等，它们对VOCs的检测虽然有效，但检测过程复杂、耗时，且这些仪器昂贵、笨重，不能在日常生活生产中随时随地直接对室内外环境进行监测[5]。

近年来，固体电解质基VOCs传感器以其响应速度快，灵敏度高，检测下限低，选择性好等优点，得到了各国研究者们的广泛关注，尤其是具有优异的高温稳定性，在高温环境下有着广泛的应用。按照工作原理，可以分成三类：混合位型、阻抗型和电流型。本文综述了这三类VOCs传感器近年来的研究进展，并对VOCs传感器未来的研究方向进行了展望。

1 混合位型VOCs传感器

到目前为止，尽管对混合位型、电流型和阻抗型VOCs传感器均有报道，但由于混合位型传感器能够在更宽的操作温度(450～900 ℃)下检测汽车尾气或大气中低浓度的污染性气体，因此，在过去的几年，混合位型传感器受到了各国研究者的极大关注。

混合位的概念适用于在敏感电极侧发生两个或更多的电极反应的情况。混合位型VOCs传感器主要由固体电解质、敏感电极及参比电极组成。对于混合位型VOCs传感器，作为响应信号的混合电位与气体浓度之间不符合能斯特关系，混合电位值取决于各种动力学反应，包括在敏感电极/固体电解质界面的电化学反应和敏感电极层的多相气相反应。

被测气体的灵敏度很大程度上取决于传感器的敏感电极材料。敏感电极材料的类型、晶粒尺寸、孔隙率、形貌以及敏感电极/固体电解质界面的状态是建立混合位的关键因素,这些影响因素的优化可以提高混合位型传感器对目标气体的敏感性能。VOCs传感器用敏感电极材料主要分为MxOy型、尖晶石型、钙钛矿型及贵金属(Au，Pt)四种类型。

1.1 MxOy型

MxOy型材料是VOCs传感器最常用的敏感材料之一，单一金属氧化物被最早用于检测VOCs的敏感电极材料。CdO,Nb2O5,NiO和Ta2O5均对C3H6有很好的敏感性。其中，CdO最适合作管状C3H6传感器的敏感电极材料[6]；以Nb2O5和Ta2O5为敏感电极做成的平面型C3H6传感器，响应值和灵敏度最大可达到-214 mV和190 mV/dec。当以Nb2O5和Ta2O5的混合物(Nb2O5︰Ta2O5=1︰1)为敏感电极时，传感器有最好的选择性和稳定性[7,8]。Tomoaki Sato等人[9]分别以SnO2,NiO,Fe2O3,Cr2O3为敏感电极，组装成了管状甲苯传感器。发现这些氧化物对甲苯均有较高的敏感性，且C3H6,H2,CO和NO2对传感器均无干扰。同时Tomoaki Sato等人[10]也发现，该传感器可检测p-TVOC(包括甲苯、间二甲苯和甲醛)，响应信号与p-TVOC的浓度间有良好的线性关系，检测下限低至50×10-9。孙寿通等人[11]分别以球状、颗粒状和线型结构NiO为敏感材料，制备成混合位型C3H6传感器，发现NiO的形貌对传感器的性能有较大的影响，线型结构NiO敏感电极传感器在350 ℃下具有最大的响应，响应值为60 mV。

另外，一种外加催化剂的使用可以有效控制敏感电极的气相活性。在NiO敏感电极上添加一层SnO2催化剂，能够促进干扰气体乙醇的氧化，使甲苯的选择性得到大幅度提高[12]。通过对敏感材料进行合理的掺杂，同样可以改善传感器的性能。Monireh K等人[13]采用丝网印刷技术制备了金属氧化物掺杂的Pt/SnO2敏感电极，发现传感器的响应信号与掺杂剂的种类和温度有关。比起SiO2，MoO3和S2O3，Pt/CeO2/SnO2作敏感电极时，传感器对乙醛、丙酮、乙醇和甲苯均表现出较高的响应，乙醇响应最大，但当操作温度高于500 ℃时，对乙醇的响应急剧下降。Yuta S等人[14]在YSZ固体电解质和敏感电极In2O3层之间加入YSZ中间层，提高了传感器的稳定性。

1.2 尖晶石型

尖晶石的结构通式为AB2O4，A一般为二价或四价金属(如Cu,Zn,Ni等)，B为三价或二价金属(如Co，Fe，Mn,Cr等)。尖晶石型敏感材料也可以用作VOCs传感器的敏感材料。为了使传感器能够商业化，传感器需要有长期稳定性，通常情况，传感器稳定性差是由于长期高温操作致使敏感电极层或敏感电极/固体电解质界面形态发生了变化。

Yuki F等人[15]在ZnCr2O4层和YSZ固体电解质层添加YSZ中间层可使传感器的稳定性大幅提高，这是由于YSZ中间层的加入，使得在ZnCr2O4/YSZ界面附近的ZnCr2O4颗粒被YSZ颗粒包围，这种复杂的结构抑制了界面状态的改变，提高了ZnCr2O4/YSZ界面的机械稳定性，从而提高了传感器的稳定性。传感器的结构对其敏感性能也有显著影响，管状传感器对C3H6的响应优于平面型。尖晶石型氧化物ACr2O4(A=Zn,Co,Ni)和钠离子导体Na3Zr2Si2PO12(NASICON)的混合物也可作VOCs传感器的敏感电极材料，且NiCr2O4最适合作丙酮的敏感电极材料。NASICON和NiCr2O4的混合可以增大三相界面的长度，固体电解质NASICON和敏感电极之间的接触不仅存在于NASICON和敏感电极的界面处，还存在于敏感电极的内部，以此提高了传感器的气敏性能[16]。

1.3 钙钛矿型

简单钙钛矿型材料的理想化学式为ABO3，其结构属于立方晶系。一般情况下，A位由半径较大的碱金属或碱土金属或稀土金属离子占据，如La3+，Sr2+,Sm3+等，B位处于6个O2-组成的八面体中央，它一般由元素周期表中第三、四、五周期半径比较小的过渡金属离子占据，如Fe3+，Mn4+，Co4+及Cr3+等。由于钙钛矿型复合氧化物具有良好的催化性、透氧性和气敏性，因此被广泛应用于气体传感器中。

Rangachary M等人[17]发现La1-xSrxCrO3对C3H6的敏感性明显优于La0.8Sr0.2MnO3。同时对La1-xSrxCrO3来说，Sr的掺杂量会影响传感器的气敏性能。传感器对C3H6的响应信号随着La1-xSrxCrO3中Sr掺杂量的增加而增大[18]。除了Sr掺杂，Ga掺杂的LaCrO3钙钛矿也可以用来作为检测C3H6传感器的敏感电极材料[19，20]。

LaFeO3系材料是另一类可作为VOCs传感器敏感电极的钙钛矿型材料。Tetsuya K等人[21]以Bi2Cu0.1V0.9O5.35(BiCuVOx)和La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3作为复合敏感电极，BiCuVOx代替YSZ作为电解质，分别制成了浓差电池型和平面型乙醇传感器，且敏感性能良好。当Ni掺杂到La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3中时，传感器对乙醇和甲醛均有较好的敏感性，在350 ℃，响应信号与甲醛浓度((2～40)×10-6)的对数有很好的线性关系[22]。Tetsuya K等人[23]以BiCuVOx和La0.6Sr0.4Co0.78Ni0.02Fe0.2O3的混合物作为复合敏感电极，NASICON作为固体电解质，制成了甲醛传感器。用液相反应法制备的BiCuVOx对乙醇((5～30)×10-6)的响应性能明显优于固相反应法制备的BiCuVOx。

1.4 贵金属型

贵金属也可以作VOCs传感器的敏感电极材料，主要为Pt或Au。Au由于其较低的催化活性，被认为是一种很有前途的检测气态烃类的电极材料。

Au电极可以用作C3H6传感器的敏感电极材料[24～34]。Perumal E等人[24]以Au作敏感电极，YSZ为固体电解质，组装成了平面型传感器。该传感器对C3H6有很大的响应和很好的选择性，但稳定性较差，这是由于Au的熔点较低，在高温、长时间操作下形貌易发生改变，导致传感器的稳定性和敏感性能下降。Au的制备方法和固体电解质表面的粗糙程度会影响传感器的敏感性能。以浸渍法制备的Au纳米颗粒对O2的电化学反应有更高的催化活性，使传感器对C3H6有优良的敏感性和选择性[34]。

Au和氧化物的混合物也可作为VOCs传感器的敏感电极材料，如Ga2O3[35]，Nb2O5[36～38]和TiO2[39]等。与纯的Au敏感电极相比，Au+Ga2O3制成的传感器对低浓度的C3H6有更好的敏感性，Ga2O3的最佳掺杂量质量比为20 %[35]。Guth U等人[37]通过研究发现，不同复合氧化物组装成的传感器敏感性能大小顺序如下：Y2O3

2 阻抗型VOCs传感器

与混合位型传感器的结构类似，阻抗型VOCs传感器也由固体电解质、敏感电极和参比电极(Pt或Au)组成。其工作原理是：在敏感电极和参比电极之间施加频率连续改变的正弦波形微扰电压，改变VOCs浓度，发生在三相界面的电化学反应阻抗随之改变，从而检测VOCs的浓度。阻抗的改变是由于在敏感电极/固体电解质界面电极反应电阻发生了改变[42]。

Tomohisa T等人[43]采用湿化学法制备了钙钛矿型Sm1-xCaxFeO3材料，并以此为敏感电极，利用丝网印刷技术制备了厚膜型C2H2传感器。当SmFeO3作敏感电极材料时，传感器在400 ℃对C2H2有良好的敏感性和选择性。SmFeO3中Ca2+的掺杂，使传感器的响应信号急剧下降。

Ryotaro W等人[44]以YSZ为固体电解质，SnO2作敏感电极，制备成阻抗型C3H6传感器。研究发现，与纯的SnO2敏感电极相比，向ZnO/SnO2复合电极中添加质量比为20 %ZnO粉末，可提高传感器的气敏性和选择性。Mitsunobu N[45]和Ryotaro Wama[46]均以ZnO为敏感电极制成了气敏性能良好的C3H6传感器，只不过后者传感器的检测下限更低，可以检测((0.05～0.8)×10-6范围内的C3H6。Mitsunobu N还以In2O3作敏感电极制成了阻抗型传感器，该传感器在900 ℃干燥气氛下对CH4，C2H6，C3H6，C3H8和C4H10均有较大的响应[47]。

3 电流型VOCs传感器

电流型VOCs传感器，也是非常重要的一类电化学VOCs传感器。这类传感器的工作原理是在电极之间施加电压，产生的电流响应信号与气体浓度间呈线性关系。由于被检测气体具有氧化或还原性能，当传感器上施加一定的偏压时，被测气体被敏感电极材料选择性催化，并在电极上发生电化学反应，产生响应电流，利用电流与气体浓度间存在线性关系，进而检测气体浓度。

Atanu D等人[48]以金属离子掺杂的LaGaO3(La0.7Sr0.3GaxFe1-xO3)为固体电解质，制成了电流型传感器。在 423～573 K温度范围，传感器的电流信号与C3H6浓度((500～2 000)×10-6)的对数呈现良好的线性关系。Ga位过渡金属的掺杂可以有效提高传感器的选择性，比起Fe或Co掺杂，Ni掺杂使传感器对C3H6有更好的选择性[49，50]。以上这些对目标气体响应的改变可能归功于电极的动力学，然而，电极的热力学也可以提高传感器的选择性。例如，通过控制外加电压，使YSZ基传感器对C3H6的选择性提高，这是由于电位不同发生的反应也将会不同[51，52]。

Schmidt-Zhang P等人[53]以YSZ为固体电解质，制成了平面型双电极电流型传感器。在C3H6，O2和N2混合气氛中可以检测C3H6的浓度。Taro U等人采用脉冲电压方式代替恒压方式，以YSZ为固体电解质，ZnO(+8.5 %质量比Pt)为敏感电极制成了管状电流型传感器。该传感器在600 ℃潮湿气氛中，响应电流与C3H6的浓度((0～200)×10-6)有良好的线性关系。

4 结束语

近年来固体电解质基VOCs传感器已取得了较大的进展，不断开发出新型敏感材料及其传感器。目前研究的目标仍然是如何提高灵敏度、选择性等方面。

1)目前VOCs敏感电极材料研究较多的有NiO，In2O3，SnO2等金属氧化物、LaCrO3等钙钛矿材料和Au等贵金属。未来对VOCs敏感材料的研究在于：探索新型的敏感材料；对现有敏感材料进行合理的掺杂改性处理[54]；使用贵金属催化剂，对电极材料的功能进行优化，以提高对VOCs的敏感性。

2)VOCs敏感电极材料的纳米化。纳米结构电极的使用，可增大三相催化界面，有利于电化学反应的进行，结合对电极形态的控制，可提高传感器的敏感性能。

3)为了获得更好的选择性敏感信号，两种电极的联合使用，敏感电极层上催化剂层的涂覆等，均可有效消除干扰气体的影响，这些也是固体电解质基VOCs传感器的另一研究方向。

4)寻求新的固体电解质。目前VOCs传感器常用的固体电解质有氧离子导体ZrO2基电解质、CeO2基电解质和钠离子导体NASICON等。寻求新的固体电解质，如硅酸镧基电解质，由于其化学性质稳定，活化能低，中低温下的电导率高，有望用作VOCs传感器的固体电解质。

5)目前VOCs传感器主要是针对单一气体进行检测，检测目标有限，因此研究传感器的阵列化，进而能够同时检测更多种类的有机气体，将成为VOCs传感器的另一个发展方向。

[1] Whalen M,Ruth K B.Detection of aromatic hydrocarbons in the atmosphere at ppt levels[J].Atmos Environ,1994,28(3):567-570.

[2] 包志成，张 尊，赵倩雪.C4-C12烃类分析[J].中国环境科学，1986,6(3):74-76.

[3] 戴天有，魏复盛，彭清涛.空气和废气中10种醛酮污染物的高效液相色谱测定[J].环境科学研究，1996,9(6):29-33.

[4] Sekhar P K,Brosha E L,Mukundan R,et al.Effect of electrolyte sintering temperature on mixed potential sensor performance[J].Solid State Ionics,2010,181:947-953.

[5] 张红艳，魏东炜，李复生.监测挥发性有机物的SAW传感器的研究进展[J].传感器与微系统，2008,27(4):1-3.

[6] Miura N,Shiraishi T,Shimanoe K,et al.Mixed-potential-type propylene sensor based on stabilized zirconia and oxide electro-de[J].Electrochem Commun,2000,2:77-80.

[7] Laure C,Elisabetta D,Maria L G,et al.High temperature detection of CO/HCs gases by non-Nernstian planar sensors using Nb2O5electrode[J].Sensors and Actuators，B,2008,130:514-519.

[8] Chevallier L,Traversa E,Di Bartolomeo E.Propene detection at high temperatures using highly sensitive non-nernstian electrochemical sensors based on Nb and Ta oxides[J].J Electrochem Soc,2010,157:386-391.

[9] Tomoaki S,Vladimir V P,Masahiro U,et al.Potentiometric YSZ-based sensor using NiO sensing electrode aiming at detection of volatile organic compounds(VOCs) in air environment[J].Electrochemistry Communications,2010,12:524-526.

[10] Tomoaki S,Vladimir V P,Masahiro U,et al.YSZ-based sensor using NiO sensing electrode for detection of volatile organic compounds in PPD level[J].Journal of The Electrochemical Society,2011,158(6):175-178.

[11] 孙寿通，金 涵，洪 磊,等.基于特殊形貌NiO电极的混合电位型C3H6传感器研究[J].传感器与微系统，2015，34(4):42-48.

[12] Sato T,Breedon M,Miura N.Reduction in ethanol interference of zirconia-based sensor for selective detection of volatile organic compounds[J].J Electrochem Soc,2013,160:146-151.

[13] Kasalizadeh M,Khodadadi A,Mortazavi Y.Coupled metal oxide-doped Pt/SnO2semiconductor and yittria-stabilized zirconia electrochemical sensors for detection of VOCs[J].J Electrochem Soc,2013,160:218-224.

[14] Yuta S,Tomoaki S,Michael B,et al.C3H6sensing characteristics of rod-type yttria-stabilized zirconia-based sensor for ppb level environmental monitoring applications[J].Electrochimica Acta,2012,73:118-122.

[15] Yuki F,Vladimir V P,Perumal E,et al.Stabilization of sensing performance for mixed-potential-type zirconia-based hydrocarbon sensor[J].Talanta,2011,85:575-581.

[16] Zhang H,Yin C G,Guan Y Z,et al.NASICON-based acetone sensor using three-dimensional three-phase boundary and Cr-based spinel oxide sensing electrode[J].Solid State Ionics,2014,262:283-287.

[17] Rangachary M,Eric L B,Fernando H G.Mixed potential hydrocarbon sensors based on a YSZ electrolyte and oxide electrodes[J].Journal of The Electrochemical Society,2003,150(12):H 279-H 284.

[18] Praveen K S,Rangachary M,Eric B,et al.Effect of perovskite electrode composition on mixed potential sensor response[J].Sensors and Actuators，B:Chemical,2013,183:20-24.

[19] Zosel J,Guth U.Electrochemical solid electrolyte gas sensors hydrocarbon and NOx analysis in exhaust gases[J].Ionics,2004,105(5/6):366-377.

[20] Westphal D,Jakobs S,Guth U,et al.Gold-composite electrodes for hydrocarbon sensors based on YSZ solid electrolyte[J].Ionics,2001,7(3):182-186.

[21] Tetsuya K,Takuya M,Shotaro K,et al.Planar-type BiCuVOx solid electrolyte sensor for the detection of volatileorganic compound-s[J].Sensors and Actuators,B:Chemical,2009,137:147-153.

[22] Tetsuya K,Takuya M,Masayoshi Y,et al.Organic gas sensor using BiCuVOx solid electrolyte[J].Electrochemistry Communications,2008,10:311-314.

[23] Tetsuya K,Naoki M,Shotaro K,et al.Electrochemical detection of volatile organic compounds using a Na3Zr2Si2PO12/Bi2Cu 0.1V 0.9O5.35 heterojunction device[J].Electrochimica Acta,2011,56:7484-7490.

[24] Perumal E,Vladimir V P,Yuki F,et al.Highly sensitive and selective stabilized zirconia-based mixed-potential-type propene sensor using NiO/Au composite sensing-electrode[J].Sensors and Actuators,B:Chemical,2010,144:215-219.

[25] Mukundan R,Brosha E L,Brown D R,et al.Ceria-electrolyte based mixed potential sensors for the detection of hydrocarbons and carbon monoxide[J].Electrochem Solid-State Lett,1999,2(12):412-414.

[26] Garzon R,Mukundan R,Brosha E L.Modeling the response of mixed potential electrochemical sensors[J].Electrochem Soc Proc,2001,32:305-313.

[27] Mukundan R,Brosha E L,Brown D R,et al.A mixed-potential sensor based on a Ce0.8Gd0.2O1.9electrolyte and platinum and gold electrodes[J].J Electrochem Soc,2000,147(4):1583-1588.

[28] Garzon F H,Munkundan R,Brosha E L.Solid-state mixed potential gas sensors:Theory,experiments and challenges[J].Solid State Ionics,2000,136-137:633-638.

[29] Mukundan R,Brosha E L,Garzon F H.Solid-state electrochemical sensors for automotive applications[J].Ceram Trans,2002,130:1-10.

[30] Thiemann S,Hartung R,Wulff H,et al.Modified Au-YSZ electrodes-preparation,characterization and electrode behaviour at higher temperatures[J].Solid State Ionics,1996,86-88:873-876.

[31] Thiemann S,Hartung R,Guth U,et al.Chemical modifications of Au-electrodes on YSZ and their influence on the non-Nernstian behavior[J].Ionics,1996,2(5-6):463-467.

[32] Somov S,Reinhardt G,Guth U,et al.Gas analysis with arrays of solid state electrochemical sensors:Implications to monitor HCs and NOx in exhausts[J].Sensors and Actuators,B,1996,35-36:409-418.

[33] Göpel W,Reinhardt G,Rösch M.Trends in the development of solid state amperometric and potentiometric high temperature sensors[J].Solid State Ionics,2000,136-137:519-531.

[34] Plashnitsa V V,Elumalai P,Fujio Y,et al.Zirconia-based electrochemical gas sensors using nano-structured sensing materials aiming at detection of automotive exhausts[J].Electrochim Acta,2009,54:6099-6106.

[35] Westphal D,Jakobs S,Guth U.Gold-composite electrodes for hydrocarbon sensors based on YSZ solid electrolyte[J].Ionics,2001,7(3):182-186.

[36] Zosel J,Müller R,Vashook V,et al.Response behavior of perovskites and Au/oxide composites as HC-electrodes in different combustibles[J].Solid State Ionics,2004,175(1-4):531-533.

[37] Zosel J,Westphal D,Jakobs S,et al.Au-oxide composites as HC-sensitive electrode materials for mixed potential gas sensors[J].Solid State Ionics,2002,152-153:525-529.

[38] Thiemann S,Hartung R,Guth U,et al.Chemical modifications of Au-electrodes on YSZ and their influence on the non-nernstian behaviour[J].Ionics,1996,2:463-467.

[39] Thiemann S,Hartung R,Wulff H,et al.Modified Au / YSZ electrodes preparation,characterization and electrode behaviour at higher temperatures[J].Solid State Ionics,1996,86-88:873-876.

[40] Hashimoto A,Hibino T,Mori K T,et al.High-temperature hydrocarbon sensors based on a stabilized zirconia electrolyte and proton conductor-containing platinum electrode[J].Sensors and Actuators,B,2001,81:55-63.

[41] Hibino T,Kakimoto S,Sano M.Non-nernstian behavior at modified Au electrodes for hydrocarbon gas sensing[J].J Electrochem Soc,1999,146:3361-3366.

[42] Miura N,Nakatou M,Zhuiykov S.Impedancemetric gas sensor based on zirconia solid electrolyte and oxide sensing electrode for detecting total NOxat high temperature[J].Sensors and Actuators,B,2003,93:221-228.

[43] Tomohisa T,Satoko T,Youichi S.Impedancemetric acetylene gas sensing properties of Sn-Fe-based perovskite-type oxide-based thick-film device[J].Sensors and Actuators,B,2013,187:128-134.

[44] Ryotaro Wama,Vladimir V Plashnitsa,Perumal Elumalai,et al.Impedancemetric zirconia-based sensor attached with laminated-oxide sensing-electrode aiming at highly sensitive and selective detection of propene in atmospheric air[J].Solid State Ionics,2010,181:359-363.

[45] Mitsunobu Nakatou,Norio Miura.Detection of propene by using new-type impedancemetric zirconia-based sensor attached with oxide sensing-electrode[J].Sensors and Actuators,B,2006,120:57-62.

[46] Ryotaro Wama,Masahiro Utiyama,Vladimir V,et al.Highly sensitive impedance-based propene sensor using stabilized zirconia and zinc oxide sensing-electrode[J].Electrochemistry Communications,2007,9:2774-2777.

[47] Mitsunobu Nakatou,Norio Miura.Detection of combustible hydrogen-containing gases by using impedancemetric zirconia-based water-vapor sensor[J].Solid State Ionics,2005,176:2511-2515.

[48] Atanu Dutta,Hiroyasu Nishiguchi,Yusaku Takita,et al.Amperometric hydrocarbon sensor using La(Sr)Ga(Fe)O3solid electrolyte for monitoring in exhaust gas[J].Sensors and Actuators,B,2005,108:368-373.

[49] Ishihara T,Fukuyama M,Kabemura K,et al.Hydrocarbon sensor for monitoring exhaust gas using oxygen pumping current[J].Electrochem Soc Proc,2003,26:287-298.

[50] Ishihara T,Fukuyama M,Dutta A,et al.Solid state amperometric hydrocarbon sensor for monitoring exhaust gas using oxygen pumping current[J].J Electrochem Soc,2003,150(10):H 241-H 245.

[51] Somov S I,Guth U.A parallel analysis of oxygen and combustibles in solid electrolyte amperometric cells[J].Sensors and Actuators,B,1998,47(1-2):131-138.

[52] Somov S I,Reinhardt G,Guth U,et al.Multi-electrode zirconia electrolyte amperometric sensors[J].Solid State Ionics ,2000,136-137:543-547.

[53] Zhang P Schmidt,Guth U.A planar thick film sensor for hydrocarbon monitoring in exhaust gases[J].Sensors and Actuators,B,2004,99:258-263.

[54] 张小秋，汪元元，张 柯.基于纳米材料的气体传感器的研究进展[J].传感器与微系统，2013,32(5):1-5.

王 岭，通讯作者，E—mail：tswling@126.com。

Research progress on solid electrolyte-based VOCs sensors*

ZHAO Yan-qin1,2,LIU Yong-guang2,DAI Lei2,ZHOU Hui-zhu3,WANG Ling2,CAO Ji-lin1

(1.School of Chemical Engineering and Technology,Hebei University of Technology,Tianjin 300130,China;2.College of Chemical Engineering,North China University of Science and Technology,Tangshan 063009,China;3.Office of Teaching Affairs,North China University of Science and Technology,Tangshan 063009,China )

Three types of solid electrolyte-based volatile organic compounds(VOCs)sensors which are mixed-potential type,impedancemetric type and amperometric type have broad application prospects in detecting VOCs are reviewed.Main research progress of three kinds of sensors in detecting VOCs is reviewed,and development direction and research trend of solid electrolyte-based VOCs sensors are prospected.

solid electrolyte;volatile organic compounds(VOCs)sensors;mixed-potential type;impedancemetric type;amperometric type

2016—03—10

国家自然科学基金资助项目(51272067,51472073);河北省教育厅资助项目(Z2015140)

10.13873/J.1000—9787(2016)11—0001—05

TQ 150.7;O 657.1

A

1000—9787(2016)11—0001—05

赵艳琴(1980-)，女，河北泊头人，实验师，博士研究生，主要研究方向为电化学传感器的研究。