学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

以MIC做致密扩散层极限电流氧传感器的研究

作　者: 郭强强
导　师: 王岭
学　校: 河北理工大学
专　业: 化学工艺
关键词: 致密扩散层氧传感器双相烧结助剂厚膜
分类号: TP212.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 28次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

由于汽车尾气造成的环境污染日益严重同时排放法规日益严格,要求开发氧传感器结合三元催化系统来检测控制汽车尾气的排放,使其达到相关的排放标准。研究了烧结助剂Li2O对Ce0.8Gd0.2O1.9性能的影响,制备了YST/CGO双相复合及LSC混合导体(Mixed Conductor-MIC)材料,在此基础上制备了共压及厚膜型致密扩散层极限电流氧传感器。借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、交流阻抗谱(EIS)等手段对材料致密度、物相结构、微观形貌和导电性能进行了研究。应用SEM分析了传感器的微观结构,采用电位扫描测试分析了氧浓度与极限电流的关系。添加3mol%Li后,1450℃烧结试样相对密度与1600℃烧结的Ce0.8Gd0.2O1.9相当,使烧结温度降低150℃。1450℃3mol%Li掺杂的烧结试样的平均晶粒尺寸为5μm且为萤石结构单相,在800℃具有最高电导率水平达到100(S.cm),活化能最小仅为0.77eV。YST/CGO试样在1600℃烧结的体密度均在90 %以上。YST/CGO1与YST/CGO2的两相颜色差异明显,晶粒完整,晶型清晰。烧结试样中的各组分仍保持本身单相结构并未发生相反应。试样的电导率随YST比例增大呈下降趋势,YST比例的增大未使电导率增大。其中YST/CGO1的电导率最大约为10-1(S.cm),活化能为1.01eV。以YST/CGO1与YST/CGO2作扩散层制备的氧传感器在氧浓度低于1000ppm,温度范围在600～700℃内,电压为0.5～1.1V范围内出现较理想的极限电流平台,在氧浓度范围为300～1000ppm范围内极限电流随着氧浓度的增加而增加,且具有良好的线性关系,相关系数都在0.99以上。以LSC做致密扩散层制备的厚膜型氧传感器的膜层厚度约为30μm左右,与固体电解质结合良好界面清晰。在650～800℃,氧浓度在7000～105000ppm之间,电压范围为0.2V～1.0V出现极限电流平台。极限电流与氧浓度呈很好线性关系。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
引言  9-10
1 文献综述  10-25
  1.1 汽车用氧传感器  10-17
    1.1.1 氧浓差电池氧传感器  10-12
    1.1.2 氧化物半导体型氧传感器  12-13
    1.1.3 极限电流型氧传感器  13-17
  1.2 固体电解质材料  17-19
    1.2.1 ZrO_2 基固体电解质  17-18
    1.2.2 CeO_2 基固体电解质  18-19
  1.3 混合导体透氧材料  19-24
    1.3.1 钙钛矿系列  20-22
    1.3.2 K_2NiF_4 系列  22-23
    1.3.3 双相复合型  23-24
  1.4 课题的研究目标  24-25
2 研究内容及测试方法  25-31
  2.1 研究内容  25
    2.1.1 烧结助剂对固体电解质性能影响的研究  25
    2.1.2 混合导体材料的合成及性能的测定  25
    2.1.3 丝网印刷技术制备厚膜研究  25
    2.1.4 传感器性能的研究  25
  2.2 实验试剂及设备  25-26
    2.2.1 实验试剂、设备  25-26
  2.3 试样的表征与测试方法  26-31
    2.3.1 相组成分析（XRD）  26-27
    2.3.2 体积密度的测定  27
    2.3.3 样品微观形貌分析（SEM）  27-28
    2.3.4 电性能测试  28-29
    2.3.5 氧敏性能测试  29-31
3 烧结助剂Li_2O对CE_(0.8)GD_(0.2)O_(1.9) 性能影响研究  31-42
  3.1 试样的制备  31-32
  3.2 样品的烧结性能  32-33
  3.3 物相组成分析  33
  3.4 烧结样品的显微结构分析  33-35
  3.5 交流阻抗谱测量  35-38
  3.6 导电行为及活化能分析  38-41
  3.7 小结  41-42
4 Y_(0.08)SR_(0.92)TIO_(3+Δ)/ GD_(0.2)CE_(0.8)O_(1.9) 双相混合导体合成及在氧传感器中应用  42-63
  4.1 YST 与CGO 粉体的制备  42
  4.2 YST/ CGO 传感器的制备  42-43
  4.3 样品烧结性能  43-44
  4.4 物相组成分析  44-45
  4.5 烧结样品的显微结构分析  45-47
  4.6 导电性能分析  47-49
  4.7 氧传感器微观结构表征  49-53
    4.7.1 YST/CGO1 氧传感器显微结构分析  49-50
    4.7.2 YST/CGO2 氧传感器显微结构分析  50-51
    4.7.3 YST/CGO4 氧传感器显微结构分析  51-53
  4.8 氧敏性能测试  53-62
    4.8.1 YST/CGO1 氧传感器的测试结果与分析  55-57
    4.8.2 YST/CGO2 氧传感器的测试结果与分析  57-60
    4.8.3 YST/CGO3 氧传感器的测试结果与分析  60
    4.8.4 YST/CGO4 氧传感器的测试结果与分析  60-61
    4.8.5 YST/CGO 氧传感器的测试结果与分析  61-62
  4.9 小结  62-63
5 LSC 厚膜极限电流氧传感器的研究  63-71
  5.1 材料的合成  63-64
    5.1.1 La_(0.8)Sr_(0.2)CoO_3 混合导体前驱粉体的制备  63-64
    5.1.2 固体电解质YSZ 基片的制备  64
  5.2 厚膜型氧传感器的制作  64-65
    5.2.1 浆液配制  64
    5.2.2 厚膜传感器的制备  64-65
  5.3 LSC 相分析  65
  5.4 LSC 厚膜型氧传感器的微观结构表征  65-67
  5.5 氧敏性能分析  67-70
  5.6 小结  70-71
结论与展望  71-73
参考文献  73-79
致谢  79-80
导师简介  80-81
作者简介  81-82
学位论文数据集  82

以MIC做致密扩散层极限电流氧传感器的研究

内容摘要

全文目录

相似论文