在汽车尾气系统中有许多有毒有害气体，其中对环境和人类危害最大的气体当属NOx。SCR系统常被用于除去废气，通过在尾气中注射尿素，尿素再热分解为NH3与NOx反应。为检测并控制尾气中NH3浓度，具有高性能的且对NOx气体有较好选择性的NH3传感器不可或缺。在各类NH3传感器中，混合电势型NH3传感器以其结构简单，响应灵敏，耐高温等特点而成为研究热点。可以说混合电势型NH3传感器性能的主要影响因子是敏感电极材料。铁氧体AFe2O4以其良好的化学稳定性及优越的催化性能引起大家关注。因此本文以CoFe2O4作为敏感电极材料，通过改变电极材料煅烧方式及电极的烧结方式来改变电极形貌，从而影响电极有效反应活性位点。在CoFe2O4材料基础上，本研究尝试掺杂Mn元素，期望通过改变电极材料组分来改变电极性能，探究Mn含量对电极敏感性能的影响。为进一步提高电极的敏感性及选择性，本文以同样的方式在CoFe2O4中掺杂Zn，并研究Zn含量对电极性能的影响。
溶胶凝胶法制备CoFe2O4粉末，并实现了电极材料与固体电解质的共烧。且共烧CoFe2O4电极表面呈疏松多孔三维网状结构且与固体电解质结合良好，显示出对NH3较好的敏感性能：对NH3敏感度为55mV/decade，在450°C时响应时间和恢复时间约12-14s。而其对NO的敏感度仅约11mV/decades，对NO2的约为12mV/decades，且O2对共烧CoFe2O4电极的敏感性能的影响小到可以忽略。
同样以溶胶凝胶法在CoFe2O4的基础上掺杂不同含量的Mn制备MnxCo1-xFe2O4。随着Mn含量的增加，MnxCo1-xFe2O4电极对NH3的敏感性呈先增加后降低趋势，电极Mn0.2Co0.8Fe2O4的最佳工作温度为500°C，此时其对320ppm NH3的响应电势为58mV，敏感度为42.5mV/decades。电极Mn0.2Co0.8Fe2O4对CO和CH4有较好的选择性，但是电极NO及NO2的响应信号不容忽视。
随着Zn含量的增加，ZnxCo1-xFe2O4电极对NH3的敏感性呈先增大后减小的趋势，其中Zn0.2Co0.8Fe2O4在500°C时对320ppm NH3的响应电势为73mV，敏感度为49.1mV/decades。电极Zn0.2Co0.8Fe2O4对160ppm NH3、NO、NO2、CH4、CO的响应电势分别为63、14、11、6、3mV，同比电极Mn0.2Co0.8Fe2O4，其对其他气体的选择性已经有了显著提高。
- 作 者：
- 袁渝
- 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：
- 肖建中
- 学位年度：
- 2017
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
