基于電極選擇性的新型NOx傳感器的制備及其性能研究.pdf

1、由于汽車(chē)數(shù)量的不斷增加,汽車(chē)尾氣中的NOx氣體造成的環(huán)境污染也越來(lái)越嚴(yán)重,因此各國(guó)的排放法規(guī)越來(lái)越嚴(yán)格,NOx傳感器的研發(fā)顯得尤為迫切。然而,由于電勢(shì)型NOx傳感器對(duì)NO和NO2的響應(yīng)電勢(shì)相反,使得NOx傳感器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造成本及穩(wěn)定性成為一個(gè)難題。為了簡(jiǎn)化平板式NOx傳感器的結(jié)構(gòu),本文提出了雙敏感電極這一概念。
　　采用Cr2O3、LSFNiO、NiO、LSFMnO、LSFCO、LSNiO等材料作為NOx傳感器的敏感電極,研究

2、了其燒結(jié)制備工藝、響應(yīng)特性與工作溫度的關(guān)系。制備了Cr2O3-LSFNiO、NiO-LSFMnO、LSFCO-LSNiO等三種雙敏感電極NOx傳感器,研究了NO/NO2濃度比對(duì)敏感電極響應(yīng)特性的影響。
　　研究敏感電極燒結(jié)制備工藝發(fā)現(xiàn):隨著燒結(jié)溫度的升高,敏感電極揮發(fā)量越來(lái)越大。1100℃下敏感電極幾乎未產(chǎn)生燒結(jié);1300℃及以上,燒結(jié)產(chǎn)生微裂紋、顆?！鞍褰Y(jié)”等缺陷,導(dǎo)致三相界面面積減少。LSFCO在1300℃及以上燒結(jié)時(shí),與YS

3、Z反應(yīng)生成La0.5Zr0.5O1.75、(La0.1Zr0.9)O1.95等新物相,且特征峰位略向左偏移。
　　敏感電極響應(yīng)特性與工作溫度具有密切的關(guān)系。隨著溫度的升高,敏感電極電勢(shì)先增大后減小。Cr2O3,NiO,LSFCO,LSNiO敏感電極在550℃達(dá)到最大;LSFNiO和LSFMnO敏感電極則在600℃達(dá)到最大。LSFNiO電極600℃下的敏感性最好,其余的敏感電極則在550℃下的敏感性最好。溫度升高,敏感電極對(duì)NOx分

4、子的吸附能力減弱,其恢復(fù)速率增大,響應(yīng)速率變化不大。
　　所制備的敏感電極電勢(shì)與NO和NO2的濃度對(duì)數(shù)呈良好的線性關(guān)系,隨著NO濃度的增大而減小,隨著NO2濃度的增大而增大。并獲得了電極電勢(shì)關(guān)于NOx濃度的經(jīng)驗(yàn)公式。同一大類(lèi)材料中,電勢(shì)型NOx傳感器的NO敏感性與NO2敏感性不可兼得,具有此消彼長(zhǎng)的規(guī)律。
　　對(duì)電極阻抗譜研究表明:隨著溫度的升高,YSZ和敏感電極的體電阻以及二者的界面電阻均逐漸減小。隨著NO2濃度的增加,吸