基于LSO电解质和纳米敏感材料NO2传感器的研究

来源 :华北理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:daolong163
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不断加快的工业进程,导致向大气排放各种有害气体,严重影响大气环境。氮氧化物作为一种典型的空气污染物,主要来自燃烧过程,比如车辆尾气及火力发电站废气的排放等。因此,NOx气体的实时监控、测量变得十分重要。以磷灰石型硅酸镧为固体电解质,制备了阻抗型NO2传感器,并对其敏感性能进行测试。通过SEM和XRD等技术对样品的微观形貌和相构成进行表征。实验结果表明:经高温固相反应在La位掺杂一价碱金属制备硅酸镧基固体电解质La9.95A0.05Si6O27-δ(A=Li、Na、K)。SEM结果表明提高烧结温度有助于电解质的致密化程度;XRD结果表明电解质为纯硅酸镧相。通过电导性分析可知,Li+在较低烧结温度能更好的起到助烧的作用,K+在较高烧结温度能更好的起到助烧的作用。经过碱金属掺杂的硅酸镧的总电导率整体符合阿伦尼乌斯关系。其中,K+掺杂的硅酸镧电解质经1550℃烧结后在800℃电导率最高为1.12×10-2S·cm-1且在400℃800℃温度范围内活化能最低为0.886 eV。在La9.95K0.05Si6O27-δ(LKSO)电解质多孔层采用原位-湿法浸渍技术合成纳米Co3V2O8(作为敏感电极),进一步制成阻抗型NO2传感器。SEM结果表明Co3V2O8纳米粒子均匀地分布于LKSO的多孔骨架中。并在600℃750℃测试范围内以阻抗作为响应信号分析传感器的敏感性能。最优测试温度为650℃,此时10μL浸渍量下,传感器的响应及恢复时间最短,灵敏度最高,并且传感器对CH4,H2,CO2和NH3气体有很好的抗干扰能力。此传感器还可以测定NOx总量。采用原位-湿法浸渍技术合成La0.75Sr0.25Mn0.5Cr0.5O3-δ纳米敏感电极,进一步制成双面对称阻抗型NO2传感器。SEM结果表明LSCM纳米粒子均匀地分布于传感器敏感电极侧的多孔结构中。并在600℃750℃测试范围内以相位角作为响应信号分析传感器的敏感性能。结果表明,在最优测试温度650℃,最优测量频率0.5 Hz时,传感器表现出最好的敏感性。并且传感器对H2,CH4,CO2,和NH3气体有很好的抗干扰能力。
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