基于氧化鐵摻雜鈦酸鍶的厚膜型氧傳感器.pdf

1、對(duì)汽車尾氣排放日益嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)氧傳感器的性能提出了更高的要求。本文以SrTi0.65Fe0.35O3-δ（STF35）作為材料體系，以提高氧傳感器的靈敏度，縮短響應(yīng)-恢復(fù)時(shí)間，減小電阻溫度系數(shù)（TCR）為目的，分別采用固相合成法、溶膠-凝膠法、燃燒法制備了相應(yīng)的粉末前驅(qū)體，并探索了相應(yīng)的粉末合成工藝，運(yùn)用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備了相應(yīng)的厚膜氧傳感器，并采用四點(diǎn)直流法研究了氧傳感器的電學(xué)性能以及氧敏性能。
　　首先，介紹了氧傳感器的應(yīng)用背

2、景以及在三元催化凈化系統(tǒng)中的作用，并介紹了氧傳感器的種類以及相應(yīng)的工作原理，并闡述了選擇STF35作為氧敏材料的理論基礎(chǔ)。同時(shí)，總結(jié)了鈦酸鍶的合成制備方法，分析了氧傳感器的性能指標(biāo)。
　　其次，以固相合成法制備了SrTi1-xFexO3-δ（x=0.25，0.3，0.35，0.40，0.45）前驅(qū)體，通過壓片燒結(jié)的方式制備了相應(yīng)的塊體陶瓷，驗(yàn)證了STF35的溫度不敏感特性，測(cè)試了STF35陶瓷基氧傳感器在900℃時(shí)，當(dāng)氧分壓在10

3、2Pa與105Pa之間變換的響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間分別是20s和10min。
　　再次，將固相合成的STF35粉末，運(yùn)用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備成厚膜氧傳感器。引入了鍶鋁酸隔絕層來阻擋氧化鋁與STF35之間的反應(yīng)。在900℃時(shí)，0.1％O2氣氛下相應(yīng)的靈敏度為2.64，氧分壓在102Pa與105Pa轉(zhuǎn)換時(shí)，響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間分別為1s和7s，TCR為1000ppm/K。
　　第四，以溶膠-凝膠法合成制備STF35納米粉末為前驅(qū)體，采用鍶

4、鋁酸作為隔絕層，制備了相應(yīng)的厚膜氧傳感器，晶粒大小大約200nm。在900℃時(shí)，0.1％O2氣氛下其相應(yīng)的靈敏度為3.08，氧分壓在102Pa與103Pa之間變換的響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間為1s和3s，TCR值為500ppm/K。
　　第五，將燃燒法合成的STF35納米粉末，分別采用鍶鋁酸和氧化鎂做為隔絕層，制備了相應(yīng)的厚膜氧傳感器。分析表明，相比于鍶鋁酸作為隔絕層（TCR為400ppm/K），氧化鎂作為隔絕層（TCR為200ppm/K