基于固體電解質PdO敏感電極氣敏性能的研究.pdf

1、近年來城市汽車保有量不斷增加，汽車尾氣的排放給人們的生活帶來的危害不言而喻，尤其是霧霾天氣對人們的健康構成了嚴重威脅。氣敏傳感器用于監(jiān)測汽車尾氣排放方面取得了不錯成果。PdO材料在室溫下對 CO氣體具有很好的催化特性，而傳統(tǒng)的固體電解質電化學 CO傳感器敏感電極材料主要有：ZnO、CdO、In2O3、Ru和 SnO2等。本文嘗試將 PdO材料作為電位型 CO傳感器的敏感電極，探索研究其氣敏性能。
　　本文采用水解法合成 PdO粉末

2、，并對 Pd粉末進行了熱重分析，觀察粉末的氧化還原過程，判定 PdO粉末作為敏感電極的燒結溫度為700℃。用 PdO粉末為敏感電極以絲網(wǎng)印刷方式制備出 PdO/YSZ/Pt固體電解質電位型CO傳感器。為使得傳感器獲得最高的響應值，本文制備出三種不同參比電極燒結溫度的傳感器，并篩選出參比電極的最佳燒結溫度為1200℃。在400-550℃工作溫度，恒定5％O2濃度條件下，測試傳感器對 CO氣體的響應特性，測試結果顯示：該類傳感器對 CO有催

3、化特性，響應值達-26.2 mV，且傳感器最佳工作溫度為450℃。在該溫度下，進一步測試傳感器的階梯響應、選擇性、穩(wěn)定性、對氧氣的抗干擾能力和阻抗譜。此外，分別對單質 Pd和 PdO進行 XRD測試，對其晶體結構進行分析。采用掃描電鏡（SEM)對傳感器樣品的微觀形貌進行表征并掃描電極的厚度，利用 X射線光電子能譜（XPS)對 PdO粉末的化學穩(wěn)定性進行研究。
　　為了改善傳感器的敏感性能，本文采用溶膠-凝膠的方法對 PdO進行摻雜

4、，摻雜的元素分別為過渡金屬 Ni、堿金屬 Mg、稀土金屬 La，其中，每種元素均有三種摩爾比例分別是：5%mol、10%mol和15%mol，并對 Ni摻雜的PdO粉末進行能譜（EDS)分析及拉曼光譜的測試。與此同時，將不同元素不同比例摻雜的PdO作為敏感電極材料制備成傳感器，在相同的測試條件下，對其進行上述一系列的測試，并與 PdO作為敏感電極傳感器的性能作對比。結果顯示：不同摩爾比例 Ni和 La元素摻雜的PdO敏感電極傳感器的響應

5、性能均有所提高，但對于不同摩爾比例 Mg摻雜的PdO敏感電極傳感器的響應值有的提高有的反而下降。此外，本文還闡述了敏感電極材料摻雜后傳感器性能改變的原因。
　　采用絲網(wǎng)印刷工藝與手涂法制備出厚度不同的敏感電極（SE)的電位型傳感器，在相同測試條件下，對比其響應特性，探索敏感電極厚度對傳感器響應性能的影響。采用不同規(guī)格面積的絲網(wǎng)印刷版制備出3mm×3mm、5mm×5mm和7mm×7mm的敏感電極，探索研究傳感器的靈敏度與敏感電極面積