基于不同固体电解质材料的混合电势型NO2气体传感器的研究
世界范围内的环境质量的不断恶化，尤其是大气污染所带来的危害使人们比历史上任何时候都更加关注环境问题。在机动车尾气、工业废气等主要的污染气体中，NOx气体所占的比例非常大，而大量排放的NOx气体会导致酸雨和光化学烟雾等一系列危害。当前对NOx气体的检测方法主要有化学发光法、分光光度法和Saltzman法等，这些方法的检测流程都是首先进行气体采集，然后带回实验室分析确定气体浓度。但空气中的气体成分是一个动态变化的过程，这些方法所检测的数据不具有时效性。并且这些方法虽然测试结果准确，但存在效率低和成本高的缺点。因此，目前在污染气体检测领域的关注热点是研究具有良好经济效益并兼具良好气敏性能的气体检测方法。而电解质型气体传感器检测法能够同时兼具这两个反面，是一种极具应用前景的检测技术。 本论文采用流延法和模具压片的方法制备了GDC、YSZ和NASICON三种不同的固体电解质材料基片，并结合P25和WO3等敏感电极材料，制备了三种电动势型NO2气体传感器，并分别对它们的响应灵敏度、响应时间、稳定性、重复性和选择性等性能做了一系列测试。结果表明，所制备的三种传感器的响应值ΔV与NO2气体浓度的对数均呈线性关系，符合混合电动势型传感器的工作机理。在基于YSZ固体电解质的NO2气体传感器的研究中，分析了工作温度对传感器的性能的影响，确定了工作温度对传感器的响应值和响应时间都有较大的影响。在制备的NASICON基NO2气体传感器上采用了正温度系数陶瓷材料（PTC）作为传感器工作的热源，开发出了自恒温混合电位型NO2气体传感器，该传感器对5-150ppm浓度范围的NO2气体的响应值达到了84.60mV/decade，并通过实验验证了采用该新型加热方式的传感器，在检测NO2气体时工作的可行性和稳定性。该方法为研究、开发简单易携的气体传感器提供了一种新的技术思路。
气体传感器;固体电解质;制备工艺;气体检测
上海应用技术大学
硕士
材料化学工程
张骋
2020
中文
TP212
2021-11-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）