对汽车尾气排放日益严格的标准，对氧传感器的性能提出了更高的要求。本文以SrTi0.65Fe0.35O3-δ（STF35）作为材料体系，以提高氧传感器的灵敏度，缩短响应-恢复时间，减小电阻温度系数（TCR）为目的，分别采用固相合成法、溶胶-凝胶法、燃烧法制备了相应的粉末前驱体，并探索了相应的粉末合成工艺，运用丝网印刷技术制备了相应的厚膜氧传感器，并采用四点直流法研究了氧传感器的电学性能以及氧敏性能。
首先，介绍了氧传感器的应用背景以及在三元催化净化系统中的作用，并介绍了氧传感器的种类以及相应的工作原理，并阐述了选择STF35作为氧敏材料的理论基础。同时，总结了钛酸锶的合成制备方法，分析了氧传感器的性能指标。
其次，以固相合成法制备了SrTi1-xFexO3-δ（x=0.25，0.3，0.35，0.40，0.45）前驱体，通过压片烧结的方式制备了相应的块体陶瓷，验证了STF35的温度不敏感特性，测试了STF35陶瓷基氧传感器在900℃时，当氧分压在102Pa与105Pa之间变换的响应时间和恢复时间分别是20s和10min。
再次，将固相合成的STF35粉末，运用丝网印刷技术制备成厚膜氧传感器。引入了锶铝酸隔绝层来阻挡氧化铝与STF35之间的反应。在900℃时，0.1％O2气氛下相应的灵敏度为2.64，氧分压在102Pa与105Pa转换时，响应时间和恢复时间分别为1s和7s，TCR为1000ppm/K。
第四，以溶胶-凝胶法合成制备STF35纳米粉末为前驱体，采用锶铝酸作为隔绝层，制备了相应的厚膜氧传感器，晶粒大小大约200nm。在900℃时，0.1％O2气氛下其相应的灵敏度为3.08，氧分压在102Pa与103Pa之间变换的响应时间和恢复时间为1s和3s，TCR值为500ppm/K。
第五，将燃烧法合成的STF35纳米粉末，分别采用锶铝酸和氧化镁做为隔绝层，制备了相应的厚膜氧传感器。分析表明，相比于锶铝酸作为隔绝层（TCR为400ppm/K），氧化镁作为隔绝层（TCR为200ppm/K）展现出更加优异的阻隔性能性能。在900℃时，0.1％O2气氛下其相应的灵敏度为3.64，氧分压由102Pa转化为103Pa时响应时间大约为100ms。
- 作 者：
- 杨浩
- 学科专业：
- 材料学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 华中科技大学
- 导师姓名：
- 郭新
- 学位年度：
- 2014
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
