NOX(主要包括NO和NO2)是造成酸雨和光化学烟雾的主要物质,给大气带来了严重的污染。大部分NOX都来源于汽车排放的尾气。随着环境保护意识的提高,各国都制定了严格的汽车尾气的排放标准,对NOX的排放也越来越严格。这就使得汽车NOX传感器的开发及优化势在必行。基于YSZ电解质的电流型NOX传感器是目前唯一商业化的产品,但其结构复杂,测量精度不高,响应较慢。因此,如何优化其性能是当前研究的热点。
本文采用Pt、YSZ、玻璃料、金属氧化物等作为主要原料制备了NOX传感器Pt/YSZ泵氧电极浆料,研究了玻璃料对Pt/YSZ泵氧电极与YSZ电解质共烧结合性能的影响。以Pt/YSZ电极作为泵氧电极层上、下电极,YSZ作为固体电解质,制备了泵氧电极层原型,以10vol％O2为标准测试气体,研究了共烧温度及YSZ添加量对Pt/YSZ泵氧电极性能的影响。并对Pt/YSZ泵氧电极对不同气体的响应特性进行了相关研究。
研究了玻璃料对Pt/YSZ电极与YSZ基体的共烧结合性能的影响。结果表明:玻璃料的加入有利于Pt/YSZ电极与基体的结合。未添加玻璃料的电极与基体共烧后出现严重脱皮,剥落,分层等现象,结合性很差,而添加玻璃料样品共烧后结合性很好。
研究了共烧温度对Pt/YSZ泵氧电极显微结构及催化性能的影响。结果表明:随着共烧温度提高,电极三相界面有效长度先增大后减小,1400℃共烧电极有效三相界面最长,呈网状多孔结构。电极催化活性与微观结构相符,1400℃共烧电极催化性能最好。Pt/YSZ泵氧电极反应活化能随共烧温度的提高而略微降低。
研究了YSZ含量对Pt/YSZ泵氧电极显微结构及催化性能的影响。结果表明:随着YSZ添加量的增加,电极有效三相界面长度呈先增大后减小的趋势,电极反应活化能呈先降低后增大的趋势。添加20vol%YSZ的Pt/YSZ泵氧电极,表现出最高的催化活性。
研究了Pt/YSZ泵氧电极在不同气体下的响应特性。结果表明:在特定测试温度下,氧气浓度与泵电流之间呈明显的线性增长关系,NO浓度与泵电流呈显著的指数增长关系,基气(10vol%O2)的加入不影响Pt/YSZ泵氧电极对NO的响应规律。泵电流随还原气体浓度的增加呈先增大后降低的趋势;界面电阻测试结果与泵电流信号保持一致(泵电流大,则界面电阻小)。在特定氧气浓度下,工作温度与泵电流呈指数增长关系,电极反应活化能基本不受氧气浓度影响。
- 作 者：
- 雷超
- 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：
- 2013
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
