近年来城市汽车保有量不断增加，汽车尾气的排放给人们的生活带来的危害不言而喻，尤其是雾霾天气对人们的健康构成了严重威胁。气敏传感器用于监测汽车尾气排放方面取得了不错成果。PdO材料在室温下对 CO气体具有很好的催化特性，而传统的固体电解质电化学 CO传感器敏感电极材料主要有：ZnO、CdO、In2O3、Ru和 SnO2等。本文尝试将 PdO材料作为电位型 CO传感器的敏感电极，探索研究其气敏性能。
本文采用水解法合成 PdO粉末，并对 Pd粉末进行了热重分析，观察粉末的氧化还原过程，判定 PdO粉末作为敏感电极的烧结温度为700℃。用 PdO粉末为敏感电极以丝网印刷方式制备出 PdO/YSZ/Pt固体电解质电位型CO传感器。为使得传感器获得最高的响应值，本文制备出三种不同参比电极烧结温度的传感器，并筛选出参比电极的最佳烧结温度为1200℃。在400-550℃工作温度，恒定5％O2浓度条件下，测试传感器对 CO气体的响应特性，测试结果显示：该类传感器对 CO有催化特性，响应值达-26.2 mV，且传感器最佳工作温度为450℃。在该温度下，进一步测试传感器的阶梯响应、选择性、稳定性、对氧气的抗干扰能力和阻抗谱。此外，分别对单质 Pd和 PdO进行 XRD测试，对其晶体结构进行分析。采用扫描电镜（SEM)对传感器样品的微观形貌进行表征并扫描电极的厚度，利用 X射线光电子能谱（XPS)对 PdO粉末的化学稳定性进行研究。
为了改善传感器的敏感性能，本文采用溶胶-凝胶的方法对 PdO进行掺杂，掺杂的元素分别为过渡金属 Ni、碱金属 Mg、稀土金属 La，其中，每种元素均有三种摩尔比例分别是：5%mol、10%mol和15%mol，并对 Ni掺杂的PdO粉末进行能谱（EDS)分析及拉曼光谱的测试。与此同时，将不同元素不同比例掺杂的PdO作为敏感电极材料制备成传感器，在相同的测试条件下，对其进行上述一系列的测试，并与 PdO作为敏感电极传感器的性能作对比。结果显示：不同摩尔比例 Ni和 La元素掺杂的PdO敏感电极传感器的响应性能均有所提高，但对于不同摩尔比例 Mg掺杂的PdO敏感电极传感器的响应值有的提高有的反而下降。此外，本文还阐述了敏感电极材料掺杂后传感器性能改变的原因。
采用丝网印刷工艺与手涂法制备出厚度不同的敏感电极（SE)的电位型传感器，在相同测试条件下，对比其响应特性，探索敏感电极厚度对传感器响应性能的影响。采用不同规格面积的丝网印刷版制备出3mm×3mm、5mm×5mm和7mm×7mm的敏感电极，探索研究传感器的灵敏度与敏感电极面积的关系。结果显示：YSZ基 PdO敏感电极传感器的响应值受其敏感电极厚度影响不大，其灵敏度与敏感电极面积是线性增长关系。
最后，本文用 Y型沸石代替 YSZ作为电解质，以 PdO材料作为敏感电极制备出结构相似的电化学传感器，探索研究新一类传感器对 CO气体的响应特性及其敏感机理。结果显示：基于 Y型沸石、PdO敏感电极传感器对 CO气体具有一定的敏感特性，其响应值为-2.7mV。此外，本文阐述了该类传感器的敏感机理。
- 作 者：
- 朱丽娜
- 学科专业：
- 通信与信息系统
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 宁波大学
- 导师姓名：
- 简家文郑雁公
- 学位年度：
- 2016
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
