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原文传递氧化性气体浓度检测方法及其装置

专利名称：	氧化性气体浓度检测方法及其装置
摘要：	本发明提供一种氧化性气体浓度检测方法及其装置，适用于微量氧化性气体检测。该氧化性气体浓度检测方法包含同时对散布有纳米导电物的金属氧化物进行电致还原反应以及光致还原反应。接着，停止对金属氧化物进行电致还原反应以及光致还原反应，并施加第一脉波宽度调变信号以读取金属氧化物的还原态电阻值。接着，提供氧化性气体至被还原的金属氧化物并光催化氧化性气体和被还原的金属氧化物进行氧化还原反应。接着，施加第二脉波宽度调变信号以读取金属氧化物的氧化态电阻值。接着，根据氧化态电阻值与还原态电阻值的比值换算氧化性气体的浓度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	中国台湾;71
申请人：	财团法人工业技术研究院
发明人：	陈一诚;苏平贵;许闳棋;卓蕙瑜;李彬州;巫建宏;简仁德
专利状态：	有效
申请日期：	2017-12-27T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201711443954.X
公开号：	CN109975362A
代理机构：	北京市柳沈律师事务所
代理人：	宋莉;孙梵
分类号：	G01N27/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	中国台湾新竹县
主权项：	1.一种氧化性气体浓度检测方法，包含：提供气体检测模块，该气体检测模块包含金属氧化物以及复数个纳米导电物，所述纳米导电物散布于该金属氧化物中；同时对该金属氧化物进行电致还原反应以及光致还原反应；停止对该金属氧化物进行该电致还原反应以及该光致还原反应；施加第一脉波宽度调变信号以读取被还原的该金属氧化物的还原态电阻值；提供氧化性气体至被还原的该金属氧化物；光催化该氧化性气体与被还原的该金属氧化物以进行氧化还原反应；施加第二脉波宽度调变信号以读取被氧化的该金属氧化物的氧化态电阻值；以及根据该氧化态电阻值与该还原态电阻值的比值换算该氧化性气体的浓度。 2.如权利要求1所述的氧化性气体浓度检测方法，其中对该金属氧化物进行该电致还原反应是施加5至10伏特的电压于该金属氧化物。 3.如权利要求1所述的氧化性气体浓度检测方法，其中对该金属氧化物进行该光致还原反应是以波长254纳米至430纳米的光照射该金属氧化物。 4.如权利要求1所述的氧化性气体浓度检测方法，其中同时对该金属氧化物进行该电致还原反应以及该光致还原反应的时间为0.1分钟至5分钟。 5.如权利要求1所述的氧化性气体浓度检测方法，其中停止对该金属氧化物进行该电致还原反应以及该光致还原反应的步骤是先停止对该金属氧化物进行该光致还原反应，接着于0.1至5分钟后再停止对该金属氧化物进行该电致还原反应。 6.如权利要求1所述的氧化性气体浓度检测方法，其中该第一脉波宽度调变信号为电压3至7伏特且频率为5至15赫兹的脉波宽度调变信号。 7.如权利要求1所述的氧化性气体浓度检测方法，其中施加该第一脉波宽度调变信号的时间为0.1毫秒至1000毫秒。 8.如权利要求1所述的氧化性气体浓度检测方法，其中光催化该氧化性气体与被还原的该金属氧化物进行该氧化还原反应的步骤是以波长550纳米至950纳米的单色光照射被还原的该金属氧化物与该氧化性气体接触的接触面。 9.如权利要求1所述的氧化性气体浓度检测方法，其中光催化该氧化性气体与被还原的该金属氧化物进行该氧化还原反应的步骤是以波长550纳米至950纳米的双色复合光照射被还原的该金属氧化物与该氧化性气体接触的接触面。 10.如权利要求1所述的氧化性气体浓度检测方法，其中该第二脉波宽度调变信号为电压3至7伏特且频率为5至1000赫兹的脉波宽度调变信号。 11.如权利要求1所述的氧化性气体浓度检测方法，其中施加该第二脉波宽度调变信号的时间为0.1毫秒至1000毫秒。 12.如权利要求1所述的氧化性气体浓度检测方法，其中该氧化性气体为二氧化氮或臭氧。 13.如权利要求1所述的氧化性气体浓度检测方法，其中光催化该氧化性气体与被还原的该金属氧化物进行该氧化还原反应的步骤在室温下进行。 14.一种氧化性气体浓度检测装置，包含：气体检测模块，包含金属氧化物以及复数个纳米导电物，所述纳米导电物散布于该金属氧化物中，该金属氧化物用以与氧化性气体进行氧化还原反应；光源模块，包含光致还原光源以及至少一个光催化光源，该光致还原光源用以照射与驱使该金属氧化物被光致还原，以及该至少一个光催化光源用以催化该氧化性气体与被还原的该金属氧化物反应，使该氧化性气体被还原；以及控制模块，电性连接该气体检测模块以及该光源模块，该控制模块用以在定压模式下驱使该金属氧化物被电致还原与被光致还原，以及在脉波宽度调变模式下探测被还原的该金属氧化物的还原态电阻值与被氧化的该金属氧化物的氧化态电阻值，其中该氧化态电阻值与该还原态电阻值的比值用于换算该氧化性气体的浓度。 15.如权利要求14所述的氧化性气体浓度检测装置，其中该控制模块包含脉波宽度调变器与控制器，在该定压模式下，该气体检测模块经该控制器电性连接电源，在该脉波宽度调变模式下，该气体检测模块经该控制器与该脉波宽度调变器电性连接该电源。 16.如权利要求15所述的氧化性气体浓度检测装置，其中该气体检测模块还包含第一电极与第二电极，该金属氧化物仅直接电性连接该第一电极与该第二电极，该第一电极电性连接该控制器。 17.如权利要求14所述的氧化性气体浓度检测装置，其中该光致还原光源为光波长254纳米至430纳米的光源，该至少一个光催化光源为光波长550纳米至950纳米的光源。 18.如权利要求17所述的氧化性气体浓度检测装置，其中该至少一个光催化光源为光波长彼此相异的二个光催化光源。 19.如权利要求14所述的氧化性气体浓度检测装置，其中该光致还原光源为光波长365纳米的光源，该光催化光源包含光波长850纳米的近红外光光源与光波长590纳米的可见光光源。 20.如权利要求14所述的氧化性气体浓度检测装置，其中该金属氧化物为三氧化钨或二氧化钛。 21.如权利要求14所述的氧化性气体浓度检测装置，其中该纳米导电物为纳米碳管、石墨烯、聚乙炔、聚噻吩(PT)、聚吡咯(PPY)、聚苯胺(PANI)、或聚3,4-乙撑二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT-PSS)。 22.如权利要求14所述的氧化性气体浓度检测装置，其中该气体检测模块还包含纳米金属催化剂层，该纳米金属催化剂层设置于该金属氧化物表面，该纳米金属催化剂层用以催化该氧化性气体与该金属氧化物进行氧化还原反应。 23.如权利要求22所述的氧化性气体浓度检测装置，其中该纳米金属催化剂层的材料为金、银或钯。 24.如权利要求23所述的氧化性气体浓度检测装置，其中该纳米金属催化剂层的材料为金与银的混合物。
所属类别：	发明专利