NO_x传感器用复合敏感电极的制备及性能

发布时间：2017-04-08 13:23

  本文关键词：NO_x传感器用复合敏感电极的制备及性能，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：NO_x不仅是环境污染的主要来源,而且对人身体也有着严重的危害,所以开发对NO_x响应迅速、敏感性能高且适合高温操作的传感器十分必要。固体电解质型NO_x传感器逐渐被学者所关注研究,其中具有磷灰石结构的硅酸镧基固体电解质有优异的电性能。研究Si位双掺杂的硅酸镧对其电性能的影响,采用湿化学浸渍技术制备了La_(0.8)Sr_(0.2)Fe_(0.8)Cu_(0.2)O_(3-δ)(LSFC)、LaCrO_3(LCO)纳米复合敏感电极,与硅酸镧基片组装成NO_2的电流型传感器;并测试了电解质电性能和传感器敏感性。利用XRD,SEM及EDX表征手段对硅酸镧样品和敏感电极进行表征。采用氧化物的高温固相合成法制备了Si位双掺杂的硅酸镧La10Si5Al XNYO_27±δ(N=W、In;X=0、0.5、0.7、0.9、1;Y=1、0.5、0.3、0.1、0)。发现当Al和W、In共掺杂时电导率均高于其单掺本身,其中La10Si5Al0.9W0.1O_26.65(LSAW)在800℃时电导率最高,σ=2.23×10-2 S·cm-1;La10Si5Al0.9In0.1O_26.5(LSAI)电导率略小于前者,σ=2.12×10-2S·cm-1;说明Al与少量的W或In共掺杂取代一个Si位可以提高电解质本身的电导率。采用湿法浸渍技术在硅酸镧基片上制备了La_(0.8)Sr_(0.2)Fe_(0.8)Cu_(0.2)O_(3-δ)(LSFC)纳米颗粒敏感材料,制成了NO_2电流型传感器,对其敏感性能进行测试,在800℃下该传感器的灵敏度最高,响应值最大。传感器在稳定性和选择性方面表现出优异的性能。复合金属纳米敏感材料LaCrO_3(LCO)采用湿法浸渍技术制备,与硅酸镧基电解质基片组合成NO_2电流型传感器,传感器响应信号与NO_2浓度之间的线性关系良好,传感器具有良好的稳定性和重现性。O_2对传感器的选择性影响较大。在LCO上浸渍Na元素之后,传感器的灵敏度降低。
【关键词】：硅酸镧 NO_2电流型传感器 敏感电极
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X851;TP212
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 引言10-11
• 第1章 文献综述11-23
• 1.1 硅酸镧基固体电解质11-16
• 1.1.1 硅酸镧基氧离子导体的结构12
• 1.1.2 硅酸镧基氧离子导体的传导机制12-13
• 1.1.3 掺杂型硅酸镧电解质的研究进展13-14
• 1.1.4 硅酸镧基氧离子导体的合成方法14-16
• 1.2 固体电解质型NO_x传感器研究现状16-19
• 1.2.1 电流型NO_2传感器16-17
• 1.2.2 混合位型NO_2传感器17-18
• 1.2.3 阻抗型NO_2传感器18-19
• 1.3 敏感电极的分类19-21
• 1.3.1 单一金属氧化物型敏感电极19-20
• 1.3.2 钙钛矿型敏感材料20-21
• 1.3.3 尖晶石型敏感材料21
• 1.4 课题的提出21-23
• 第2章 实验研究方案23-28
• 2.1 研究目标23
• 2.2 研究内容23-24
• 2.2.1 硅酸镧基体的制备及性能测试23
• 2.2.2 多孔骨架的制备23
• 2.2.3 采用LSFC为敏感电极制备电流型NO_2传感器23
• 2.2.4 采用LCO为敏感电极制备电流型NO_2传感器23-24
• 2.3 创新点24
• 2.4 实验药品及仪器设备24-25
• 2.5 实验内容25-28
• 2.5.1 La_(10)Si_5Al_XN_YO_(27±δ)固体电解质的制备及性能研究25-26
• 2.5.2 敏感电极及电流型NO_2传感器的制备和性能研究26-28
• 第3章 Si位双掺的La_(10)Si_5Al_XN_YO_(27±δ)硅酸镧基体的制备及性能测试28-38
• 3.1 实验内容28-29
• 3.2 实验结果与分析29-37
• 3.2.1 物相分析29-30
• 3.2.2 微观形貌分析30-32
• 3.2.3 阻抗谱与电导率分析32-37
• 3.3 小结37-38
• 第4章 基于纳米LSFC复合敏感电极电流型NO_2传感器敏感性能的研究38-49
• 4.1 实验过程38-40
• 4.1.1 具有多孔结构的LSAI电解质基片的制备38
• 4.1.2 纳米LSFC复合敏感电极的制备38-40
• 4.2 结果与讨论40-47
• 4.2.1 基于纳米LSFC敏感电极的物相分析40
• 4.2.2 基于纳米LSFC敏感电极的SEM分析40-42
• 4.2.3 传感器的性能测试42-47
• 4.3 小结47-49
• 第5章 基于纳米LCO复合敏感电极电流型NO_2传感器敏感性能的研究49-63
• 5.1 实验过程49-50
• 5.1.1 具有多孔结构的LSAW电解质基片的制备49
• 5.1.2 纳米LCO复合敏感电极的制备49-50
• 5.2 结果与讨论50-62
• 5.2.1 基于纳米LCO敏感电极的物相分析50
• 5.2.2 基于纳米LCO敏感电极的SEM分析50-52
• 5.2.3 传感器的性能测试52-62
• 5.3 小结62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-70
• 致谢70-71
• 导师简介71-72
• 作者简介72-73
• 学位论文数据集73

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本文编号：292972