摻雜氧化鈰基極限電流型氧傳感器的研究.pdf

1、碩士學位論文碩士學位論文論文題目論文題目英文題目英文題目學位類學位類研究生姓研究生姓學科學科(領域領域指導教指導教協(xié)助指導教協(xié)助指導教碩士學位論文碩士學位論文：摻雜氧化鈰基極限電流型氧傳感器的研究英文題目英文題目：InvestigationofCeO2basedlimitingcurrentoxygensens學位類學位類別：工程碩士研究生姓研究生姓名：姚學君學號學號：2013022336領域領域)名稱名稱：材料工程指導教指導教師：周芬

2、職稱職稱：副教授協(xié)助指導教協(xié)助指導教師：職稱職稱：2015年6月5日分類號分類號：TP212.2TP212.2密級：UDC：學校代碼學校代碼：摻雜氧化鈰基極限電流型氧傳感器的研究limiting2013022336副教授公開公開1012710127內蒙古科技大學碩士學位論文I摘要采用溶膠凝膠法分別制備了Sm摻雜的CeO2(Ce0.8Sm0.2O1.9，SDC)固體電解質、La0.8Sr0.2Co0.2Fe0.8O3δ(LSCF)和LaN

3、i0.6Fe0.4O3δ(LNF)擴散障礙層混合導體材料，以及BaZr0.1Ce0.7Y0.1Yb0.1O3δ(BZCYYb)電子阻塞層材料，用X射線衍射(XRD)測定了各材料的物相結構。以SDC為固體電解質，LNF和LSCF為致密擴散障礙層，BZCYYb為電子阻塞層材料，分別用共壓共燒和絲網印刷工藝制備了極限電流型氧傳感器，借助掃描電鏡(SEM)、交流阻抗譜測試技術(EIS)對傳感器的微觀形貌和電極界面電阻進行了分析，采用電位掃描法測

4、試和分析了氧傳感器的氧敏性能。研究結果表明：SDC粉體中添加5wt%的Li2CO3和Na2CO3(nLi:nNa=62:38)經680℃處理后，SDC碳酸鹽復合粉體形成了單相螢石結構，并且其燒結溫度比未添加碳酸鹽的SDC降低了350℃，實現(xiàn)了電解質與LNF障礙層材料在1250℃共壓共燒。阻抗譜測試表明，以LNF作為致密擴散層，與SDC電解質材料共壓共燒制備的氧傳感器，在550℃~750℃，傳感器的電阻均隨著測試溫度的升高而減小。在此溫度

5、區(qū)間測試其氧敏性能表明，氧體含量在3.51%~20.00%范圍內，都獲得了較好的極限電流平臺，且極限電流與氧分壓呈良好的線性關系。氧含量一定時，傳感器的最大極限電流值隨著溫度的升高而逐漸增大。以LNF為擴散層，與BZCYYb和SDC三者共壓共燒制備的氧傳感器在550℃~750℃區(qū)間測試交流阻抗，結果表明，隨著測試溫度的升高，傳感器的電阻隨之減小，且較未加BZCYYb傳感器的電阻大。在此溫度區(qū)間不同氧含量下測試其氧敏性能，在0.8V~1.

6、7V之間出現(xiàn)了極限電流平臺，最大極限電流值較未加電子阻塞層材料的傳感器有明顯減小。傳感器的極限電流值隨氧含量的增加而增大，且呈良好線性關系。對添加不同厚度電子阻塞層材料的傳感器IV曲線測試表明，隨著電子阻塞層厚度的增加，氧傳感器最大極限電流值減小，但極限電流平臺持續(xù)的電壓區(qū)間隨之增大。以SDC為電解質，LSCF做致密擴散障礙層，通過絲網印刷制備的氧傳感器在700℃不同氧含量下測試都得到了良好的極限電流平臺，且最大極限電流值為12mA，與