钙钛矿基敏感电极的制备及高温气敏研究

发布时间：2021-08-27 05:31

　　固体电解质型的电化学传感器,因其小巧的体积、简单的结构和低廉的成本,成为近年来人们研究的热点。由于电化学传感器的性能很大程度上由敏感电极的性质决定,选择一个合适敏感电极以及一种方便的敏感电极材料合成方法对于发挥电化学传感器的性能十分重要。钙钛矿结构的材料由于其结构稳定性以及晶格组成可调性等优势,使其作为传感器的敏感电极有着良好的前景。使用AgNbO-₃（ANO）钙钛矿作为固体电解质型NH₃传感器的敏感电极,并且,该传感器对NH₃具有良好的敏感性能。在此基础上采用了一种新的敏感电极改性手段-化学脱溶法,制备出原位修饰纳米Ag颗粒的ANO敏感电极。经过400°C下的进行脱溶处理后,具有良好分散性Ag纳米颗粒镶嵌在ANO的表面。并且,与单纯的ANO敏感电极相比,Ag纳米颗粒的修饰可以增强传感器的响应信号,提高灵敏度以及降低检测下限。更重要的是,由于材料对NH₃吸附能力和电催化活性的提高,传感器对NO_x的抗干扰能力得到有效提高。采用脱混法制备ANO/Ag复合敏感电极,并将其应用于固体电... 

【文章来源】：华北理工大学河北省

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

丝网印刷ANO敏感电极前后LSAO多孔层的表面和断面（a-d）SEM图以及ANO敏感电极断面EDS谱图（e-i）

第3章基于脱溶法制备的AgNbO3/Ag敏感电极及其气敏性能研究-19-可知，三个传感器在NH3浓度为100-400ppm的区间内表现出良好的响应恢复特性。与800°C烧结的传感器相比，900°C烧结的传感器表现出更大的响应信号。随着烧结温度升高到1000°C，响应信号开始衰减。由图2b可以看出这三个传感器的响应信号与氨气浓度的对数表现出非常好的线性关系。传感器的灵敏度随着烧结温度的升高增大，在900°C出现最大值38.1，之后又随着烧结温度的升高降低。传感器灵敏度（拟合曲线的斜率）的变化与传感器响应信号的变化有一定的对应关系。图2不同温度烧结后ANO敏感电极的响应曲线（a）和对应的线性关系（b）Fig.2responsecurves(a)andlinerrelationship(b)ofANO-SEsinteredatdifferenttemperatures为了确定烧结温度的变化对传感器性能产生影响的原因，必须要分析烧结温度对敏感电极形貌的影响。图3a和b分别是800°C烧结后的敏感电极的表面和断面SEM图。从表面SEM图可以看出，经800°C烧结的敏感电极呈松散的颗粒状。敏感材料颗粒与颗粒之间未能烧结到一起。从断面图可知，敏感电极与多孔层骨架也未能充分烧结到一起，因而不能使三相界面有效形成，不能充分发挥敏感电极催化活性，导致传感器性差。图3c和d分别是1000°C烧结后的敏感电极的表面和断面SEM图。从表面SEM图可以看出，经1000°C烧结的敏感电极颗粒粒径急剧增长，表面孔隙率降低，不利于气体向三相界面扩散。研究表明，敏感电极材料对目标气体不仅有电催化活性，也有化学催化活性。因此当目标气体扩散到三相界面之前，势必会有一部分气体被化学催化分解，导致气体浓度降低。当气体扩散变困难时，不仅是传感器的响应速度降低，也对导致响应信号减弱。从断面图可以看出，过高的烧结温度使敏感电极在多孔

ANO敏感电极经不同温度烧结后的表面和断面SEM图


本文编号：3365748