雙鈣鈦礦NOx敏感電極材料的制備及敏感特性研究.pdf

1、為了減少環(huán)境污染，近年來世界各國制定了越來越嚴格的汽車尾氣排放標準；另外能源短缺問題促進了節(jié)能型稀薄燃燒發(fā)動機和柴油發(fā)動機的發(fā)展。為了測量汽車尾氣中的 NOx的含量并控制其排放，急需開發(fā)基于氧化釔穩(wěn)定氧化鋯（YSZ）的高性能車載NOx傳感器。目前對于NOx傳感器的研究主要集中于敏感電極材料上。
　　本論文設(shè)計并制備了同系列的雙鈣鈦礦復(fù)合氧化物(La0.8Sr0.2)2FeMO6-δ（M=Ni、Co、Mn、Cr）作為敏感電極材料，通

2、過改變燒結(jié)溫度控制敏感電極微結(jié)構(gòu)，從而研究電極材料的組成、物相、微觀結(jié)構(gòu)以及工作溫度等對NOx敏感特性的影響。
　　采用Pechini法制備了雙鈣鈦礦體系材料(La0.8Sr0.2)2FeNiO6-δ（LSFN）、(La0.8Sr0.2)2FeCoO6-δ（LSFC）、(La0.8Sr0.2)2FeMnO6-δ（LSFM）和(La0.8Sr0.2)2FeCrO6-δ（LSFCr）四種原始粉體。主要探索了CA/M和pH值對合成粉體的

3、成相溫度和形貌的影響。將粉體制備成電極漿料后采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)將其制備成YSZ基傳感器的敏感電極；電極的燒結(jié)溫度都分別為1000℃、1100℃、1200℃和1300℃。XRD結(jié)果顯示： B"位過渡金屬離子不同，敏感電極隨燒結(jié)溫度變化呈現(xiàn)不同的結(jié)構(gòu)對稱性。
　　通過SEM測試表征了燒結(jié)溫度對敏感電極形貌的影響。隨燒結(jié)溫度升高，三種敏感電極燒結(jié)現(xiàn)象都越來越明顯，顆粒和孔隙尺寸均逐漸變大；電極厚度均隨燒結(jié)溫度升高而減小。而LSFC在相同燒

4、結(jié)溫度下的厚度均小于其他兩種電極。
　　在550-700℃工作溫度范圍內(nèi)，最大的NO2響應(yīng)都在550℃獲得。隨工作溫度升高NO2響應(yīng)依次減小。LSFM和LSF敏感電極在1200℃燒結(jié)溫度具有最大的敏感性，而LSFN電極卻在1300℃獲得。燒結(jié)溫度的改變會促使粒徑和孔隙尺寸等電極微觀結(jié)構(gòu)以及電極厚度的變化和電極物相的改變，從而影響其電化學(xué)催化和NO2分解反應(yīng)性能，由此對NO2響應(yīng)造成影響。較多的三相界面（TPB）、薄的電極和菱方結(jié)構(gòu)

5、有利于提高NO2的響應(yīng)。三者最優(yōu)的NO2響應(yīng)比較為：LSFM＞LSFC＞LSFN。B'和B''位離子半徑差越大，對NO2的敏感性越好。
　　通過極化曲線測試證明了敏感電極上的敏感性行為符合混合電勢理論。同時NO2氣相分解實驗也證明了敏感電極的基質(zhì)對NO2氣相反應(yīng)的催化活性在決定傳感元件的NO2敏感性上起了非常重要的作用。EIS研究表明：同一工作溫度下三種敏感電極與YSZ的界面電阻隨著NO2濃度的增大而線性減??；在敏感電極的三相界面