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汽车尾气中含有的NO<,2>等有害气体严重污染了人类的生存环境。为了监测汽车尾气中NO<,2>的含量,研究和开发NO<,2>汽车尾气传感器成为当前研究的热点。本文分别采用高温固相反应法和溶胶-凝胶法制备了钙钛矿型氧化物 (La<,0.75>Sr<,0.25>Cr<,0.5>5Mn<,0.5>O<3-d>(LSCM)和La<,0.8>Sr<,0.2CoO<,3>(LSC))及尖晶石型氧化物 (ZnFe<,2>O<,4>),用DTA-TG确定其合成温度,用XRD、SEM对材料进行相组成和显微结构分析,用EIS测定材料的电导率。在此基础上,分别采用上述三种材料作电极材料制备管状和厚膜型NO<,2>传感器,用数字电位差计采集传感器电动势信号,对其气敏性能进行了研究。结果表明:
制备的LSCM、LSC、ZnFe<,2>O<,4>粉体,晶粒细小,结晶良好;在600~800℃时三者电导率数量级分别达到10<'-1>、10<'0>、10<'-3>S·cm<'-1>。
分别用LSCM、LSC作气敏材料,镁稳定氧化锆(MSZ)管作固体电解质,成功制备出管状传感器。在温度一定时,0~463ppm NO<,2>范围内,电动势信号随着NO<,2>浓度的增大而增大,呈良好的线性关系;随着氧浓度的增大,敏感信号降低;随温度的升高,传感器灵敏度降低,响应时间加快;LSCM质传感器在500℃时电动势信号最大,而LSC质传感器在450℃时响应信号最大。
用ZnFe<,2>O<,4>作气敏材料,MSZ管作固体电解质,制备的管状传感器在温度一定时,0-463ppm NO<,2>范围内,传感器电动势信号随着NO<,2>浓度的增大而增大,呈良好的线性关系。
用固相反应法制得的ZnFe<,2>O<,4>粉体作敏感材料,钇稳定氧化锆作固体电解质,制成厚膜型NO<,2>传感器,初步测试了其NO<,2>气敏性能。结果表明:此材料对NO<,2>具有良好的敏感性能。温度一定时,在0~463ppm NO<,2>范围内,电动势信号与NO<,2>浓度之间呈良好的线性关系。
用动电位扫描技术研究了传感器的敏感机理。结果表明:传感器Pt和LSC电极分别发生氧化反应和还原反应,敏感电极对NO<,2>的电化学反应起促进作用。