摻雜氧化鈰基極限電流型氧傳感器的研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文碩士學(xué)位論文論文題目論文題目英文題目英文題目學(xué)位類學(xué)位類研究生姓研究生姓學(xué)科學(xué)科(領(lǐng)域領(lǐng)域指導(dǎo)教指導(dǎo)教協(xié)助指導(dǎo)教協(xié)助指導(dǎo)教碩士學(xué)位論文碩士學(xué)位論文：摻雜氧化鈰基極限電流型氧傳感器的研究英文題目英文題目：InvestigationofCeO2basedlimitingcurrentoxygensens學(xué)位類學(xué)位類別：工程碩士研究生姓研究生姓名：姚學(xué)君學(xué)號學(xué)號：2013022336領(lǐng)域領(lǐng)域)名稱名稱：材料工程指導(dǎo)教指導(dǎo)教師：周芬

2、職稱職稱：副教授協(xié)助指導(dǎo)教協(xié)助指導(dǎo)教師：職稱職稱：2015年6月5日分類號分類號：TP212.2TP212.2密級：UDC：學(xué)校代碼學(xué)校代碼：摻雜氧化鈰基極限電流型氧傳感器的研究limiting2013022336副教授公開公開1012710127內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要采用溶膠凝膠法分別制備了Sm摻雜的CeO2(Ce0.8Sm0.2O1.9，SDC)固體電解質(zhì)、La0.8Sr0.2Co0.2Fe0.8O3δ(LSCF)和LaN

3、i0.6Fe0.4O3δ(LNF)擴(kuò)散障礙層混合導(dǎo)體材料，以及BaZr0.1Ce0.7Y0.1Yb0.1O3δ(BZCYYb)電子阻塞層材料，用X射線衍射(XRD)測定了各材料的物相結(jié)構(gòu)。以SDC為固體電解質(zhì)，LNF和LSCF為致密擴(kuò)散障礙層，BZCYYb為電子阻塞層材料，分別用共壓共燒和絲網(wǎng)印刷工藝制備了極限電流型氧傳感器，借助掃描電鏡(SEM)、交流阻抗譜測試技術(shù)(EIS)對傳感器的微觀形貌和電極界面電阻進(jìn)行了分析，采用電位掃描法測

4、試和分析了氧傳感器的氧敏性能。研究結(jié)果表明：SDC粉體中添加5wt%的Li2CO3和Na2CO3(nLi:nNa=62:38)經(jīng)680℃處理后，SDC碳酸鹽復(fù)合粉體形成了單相螢石結(jié)構(gòu)，并且其燒結(jié)溫度比未添加碳酸鹽的SDC降低了350℃，實(shí)現(xiàn)了電解質(zhì)與LNF障礙層材料在1250℃共壓共燒。阻抗譜測試表明，以LNF作為致密擴(kuò)散層，與SDC電解質(zhì)材料共壓共燒制備的氧傳感器，在550℃~750℃，傳感器的電阻均隨著測試溫度的升高而減小。在此溫度

5、區(qū)間測試其氧敏性能表明，氧體含量在3.51%~20.00%范圍內(nèi)，都獲得了較好的極限電流平臺，且極限電流與氧分壓呈良好的線性關(guān)系。氧含量一定時(shí)，傳感器的最大極限電流值隨著溫度的升高而逐漸增大。以LNF為擴(kuò)散層，與BZCYYb和SDC三者共壓共燒制備的氧傳感器在550℃~750℃區(qū)間測試交流阻抗，結(jié)果表明，隨著測試溫度的升高，傳感器的電阻隨之減小，且較未加BZCYYb傳感器的電阻大。在此溫度區(qū)間不同氧含量下測試其氧敏性能，在0.8V~1.

6、7V之間出現(xiàn)了極限電流平臺，最大極限電流值較未加電子阻塞層材料的傳感器有明顯減小。傳感器的極限電流值隨氧含量的增加而增大，且呈良好線性關(guān)系。對添加不同厚度電子阻塞層材料的傳感器IV曲線測試表明，隨著電子阻塞層厚度的增加，氧傳感器最大極限電流值減小，但極限電流平臺持續(xù)的電壓區(qū)間隨之增大。以SDC為電解質(zhì)，LSCF做致密擴(kuò)散障礙層，通過絲網(wǎng)印刷制備的氧傳感器在700℃不同氧含量下測試都得到了良好的極限電流平臺，且最大極限電流值為12mA，與