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(lái)世界各國(guó)制定了越來(lái)越嚴(yán)格的汽車(chē)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)；另外能源短缺問(wèn)題促進(jìn)了節(jié)能型稀薄燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展。為了測(cè)量汽車(chē)尾氣中的 NOx的含量并控制其排放，急需開(kāi)發(fā)基于氧化釔穩(wěn)定氧化鋯（YSZ）的高性能車(chē)載NOx傳感器。目前對(duì)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(jì)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(guò)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(duì)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(duì)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(guò)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(duì)稱(chēng)性。
　　通過(guò)SEM測(cè)試表征了燒結(jié)溫度對(duì)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(lái)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(huì)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(duì)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(duì)NO2的敏感性越好。
　　通過(guò)極化曲線測(cè)試證明了敏感電極上的敏感性行為符合混合電勢(shì)理論。同時(shí)NO2氣相分解實(shí)驗(yàn)也證明了敏感電極的基質(zhì)對(duì)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