氧化鋯基NOx傳感器NiO電極材料的制備工藝和性能研究.pdf

1、NOx(NO2和NO的混合氣體)是形成光化學(xué)煙霧和酸雨的主要大氣污染物。絕大部分的NOx來(lái)自于汽車(chē)排放的尾氣。隨著環(huán)境保護(hù)要求的提高和對(duì)燃料燃燒效率的關(guān)注,各個(gè)國(guó)家和地區(qū)都重新制定了汽車(chē)尾氣排放法規(guī),對(duì)尾氣NOx的排放要求越來(lái)越嚴(yán)格。這就使得NOx傳感器的開(kāi)發(fā)刻不容緩。氧化鋯基NOx傳感器具有力學(xué)、熱學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性良好等優(yōu)點(diǎn),并且能在高溫惡劣環(huán)境條件下長(zhǎng)期工作,是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。
　　本文采用NiO、Ni和YSZ作為原始粉體制備了

2、NOx傳感器NiO敏感電極漿料,研究漿料配方對(duì)流變性的影響、不同工藝和原料配比對(duì)電極/電解質(zhì)共燒匹配性的影響。以NiO(YSZ)作為敏感電極,Pt作為參比電極,YSZ作為固態(tài)電解質(zhì),制備了傳感元件,研究了不同溫度下其對(duì)NO的敏感性。并對(duì)傳感元件的電化學(xué)阻抗譜進(jìn)行了分析。
　　研究了電極漿料的制備工藝、流變學(xué)特性。結(jié)果表明:固相含量為70wt.％時(shí)漿料顯示出假塑性行為。隨著 YSZ添加量的增加,漿料的粘度不斷增大。且漿料粘度均隨溫度

3、升高而降低。NiO漿料的粘度隨時(shí)間增加變化不明顯,較穩(wěn)定;而Ni漿料的粘度隨時(shí)間增加先減小后趨于穩(wěn)定。
　　研究了工藝和原料配比對(duì)電極和電解質(zhì)的共燒匹配性的影響。結(jié)果表明:采用NiO粉末直接燒結(jié)的電極致密,有裂紋,而采用Ni粉末經(jīng)過(guò)反應(yīng)燒結(jié)制備的NiO電極疏松多孔,無(wú)裂紋。在漿料中添加YSZ后1400℃燒結(jié)得到的電極疏松多孔,細(xì)小的YSZ顆粒均勻分布在NiO中,形成了大量的復(fù)相界面。YSZ具有明顯的阻礙NiO晶粒長(zhǎng)大的作用。同時(shí)Y

4、SZ滲透到NiO電極中形成機(jī)械錨定,增強(qiáng)了電極與基底界面附著,增加了三相界面的數(shù)量和長(zhǎng)度。
　　研究了NiO(YSZ)/YSZ/Pt傳感元件的敏感性。結(jié)果表明:采用NiO漿料制備的電極致密,不易形成三相界面,對(duì)NO的電勢(shì)響應(yīng)不高。而采用Ni反應(yīng)燒結(jié)制備的電極疏松多孔,增加了電極和電解質(zhì)界面的三相界面的數(shù)量和長(zhǎng)度,從而增加了電極對(duì)NO的電勢(shì)響應(yīng)值。添加10vol.％YSZ的NiO漿料制備的電極,表現(xiàn)出最高的電勢(shì)響應(yīng)。其次為添加量為5