【摘 要】
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汽车尾气排放标准的提高迫使人们必须加快车用NOx传感器的开发,基于YSZ电解质的车用NOx传感器成为研究的热点,目前的工作主要集中在对传感电极的改进上,而NiO电极对NOx有很高
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汽车尾气排放标准的提高迫使人们必须加快车用NOx传感器的开发,基于YSZ电解质的车用NOx传感器成为研究的热点,目前的工作主要集中在对传感电极的改进上,而NiO电极对NOx有很高的响应灵敏度而且高温性能好。本文采用均相沉淀法制备出纳米NiO,并通过XRD和SEM测试对其进行了表征;制备出基于YSZ电解质和NiO传感电极的管式传感器,并对传感器的ΔEMF,响应时间和极化曲线等进行了测量;通过改变烧结制度对传感器的性能进行了改进。XRD测试表明合成的NiO为纳米级,属六方晶系,SEM测试结果表明其颗粒大小在15nm左右。ΔEMF测试结果表明制备的传感器在400℃时对472ppm NO2响应的ΔEMF达到了191mV,在500℃时对472ppm NO2响应的ΔEMF迅速降至80mV,在600℃时对472ppm NO2响应的ΔEMF只有24mV,但比商用NiO的要高。极化曲线的测量表明测试温度在600℃以上时,曲线波动大,最佳测试温度宜选在500℃。EIS测试得出了传感器可能的模拟电路。XPS测试结果表明NiO电极表面有80%的N2O3的存在,N2O3对传感器性能的影响有待进一步的研究。NiO电极制备时YSZ含量在5%时传感器的性能最佳。升温速率在10℃/min烧结时间为2h时制备的传感器对一定浓度NO2的ΔEMF比相同升温速率而烧结时间以及相同时间而升温速率不同时的制备的传感器对相同浓度NO2的ΔEMF都要大,但其ΔEMF不稳定,先迅速上升再缓慢上升,而其它传感器的ΔEMF很稳定。采用380℃烧结2h,然后1000℃烧结2h,升温速率为10℃/min的梯度烧结制度时所得到的NiO电极,500℃时对400ppm NO2的ΔEMF可达110mV,此值是本文采用的所有烧结制度下制备的传感器中最大的,而且ΔEMF性能稳定。
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