不同納米形貌NiO敏感電極對鋯基HCs傳感器的性能影響研究.pdf

1、汽車作為現(xiàn)代化的交通工具，給人們的生產(chǎn)與生活帶了極大方便，但同時(shí)有研究表明，汽車排放的氮氧化合物（NOx)、CO和碳水化合物（HCs)等污染物嚴(yán)重超標(biāo)，其中產(chǎn)生的HCs是導(dǎo)致光化學(xué)煙霧的主要來源，極大危害人類健康。因此，控制汽車排放污染，加強(qiáng)汽車尾氣污染防治技術(shù)研究，成為城市環(huán)境保護(hù)迫在眉睫的工作?；卺惙€(wěn)定性氧化鋯（Yttria-stablilzedzirconia，YSZ)固體電解質(zhì)氣敏傳感器由于能對汽車尾氣中 HCs含量簡便快速的

2、實(shí)時(shí)監(jiān)測，因而受到了廣泛的關(guān)注。由于敏感電極的形貌對 YSZ基碳?xì)浠衔铮℉Cs)傳感器的響應(yīng)性能影響較為明顯，本實(shí)驗(yàn)合成了數(shù)種不同納米形貌的NiO電極并對基于該類電極的HCs傳感器的敏感性能做了一定的研究。
　　實(shí)驗(yàn)以鋯基 HCs傳感器為研究對象，利用水熱合成方法制備了七種不同形貌的NiO敏感電極材料，以Pt作為傳感器的參比電極材料，采用厚膜絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備了YSZ基混合電位型 HCs氣敏傳感器，對傳感器進(jìn)行了理化測試以及氣敏特

3、性、響應(yīng)特性、穩(wěn)定性、氣相催化、選擇性、阻抗譜以及極化曲線測試。結(jié)果顯示：不同形貌 NiO敏感電極傳感器在600℃取得最好的響應(yīng)性能，且各傳感器的響應(yīng)特性差別極大。在600℃、5 vol.％O2、100 ppmC3 H6下線性結(jié)構(gòu) NiO的氣相催化效率最低，進(jìn)而使得更多的待測氣體進(jìn)入其三相界面。線狀 NiO敏感電極傳感器阻抗譜有最小的半圓弧，其低頻收縮度最大，反應(yīng)活化阻抗最小，進(jìn)而表現(xiàn)出最好的傳感器響應(yīng)性能。極化曲線測試得到的理論平衡電

4、勢值和傳感器的實(shí)際測試值基本一致。
　　在此基礎(chǔ)上，嘗試不同比例的YSZ摻雜商用顆粒狀形貌 NiO作為混合電位型傳感器的敏感電極，并研究了摻雜對傳感器的性能影響機(jī)理。結(jié)果顯示：在600℃下，20%YSZ摻雜的NiO敏感電極傳感器具有最大的輸出電勢。
　　鑒于錳系電極在600℃以下有很好的氣體惰性和穩(wěn)定性，實(shí)驗(yàn)制備了以Mn2 O3為參比電極，以性能優(yōu)異的三種 NiO材料作為敏感電極，制備了混合電位型傳感器，并研究了其敏感性能。

5、測試結(jié)果顯示在550℃、5 vol.%O2、20-500 ppmC3 H6條件下，三種類型傳感器的階梯響應(yīng)性能和重復(fù)性良好，且三種傳感器在同種測試條件下響應(yīng)值差別顯著，其中線性 NiO在550℃、100 ppm C3 H6下響應(yīng)值達(dá)到170mV。
　　此外基于三種性能優(yōu)異的NiO敏感電極材料制備了YSZ基電流型 HCs傳感器，并對傳感器的敏感性能、穩(wěn)定性以及選擇性進(jìn)行了測試。結(jié)果顯示在550℃下傳感器電流響應(yīng)值與待測氣體濃度呈現(xiàn)很