[发明专利]陶瓷电极氧气传感器及其制备方法

说明书

本发明属于汽车用电极氧气传感装置，具体是一种陶瓷电极氧气传感器及其制备方法。

随着全国城市化的高速发展，造成城市大气环境质量不断恶化，而汽车污染就是一个相当主要的因素，汽车的主要污染物有CO、CHn和NO2，在我国传统的尾气处理系统中，只注意了碳和氢的转化，即充分的氧化气氛，而造成了氮的氧化物的污染，这也是二元催化的缺点，在近几年环保问题日益得到重视的情况下，开始应用三元催化器，这就需要对氧气含量的精确控制，氧气传感器就成了不可缺少的部分，在国内外，现在通用的氧气传感器，其电极是铂等贵重金属，成本相当高，并且工艺也比较繁琐。

本发明的目的在于提供一种汽车用陶瓷电极氧气传感器材料，该电极材料制造、使用简单方便，成本低，与固体电解质界面具有良好的复合性能，并且具有良好导电性；本发明同时提供了科学易行的制备方法。

本发明所述的陶瓷电极氧气传感器或称电极材料，含有亚锰酸锶镧，还含有高温玻璃粉，高温玻璃粉占亚锰酸锶镧重量的2～5％。

高温玻璃粉为熔融温度在850℃以上的硅酸金属盐玻璃粉，特别是以硅酸铝为主要成分的玻璃粉，除硅酸铝外，还可以有硅酸钡、硅酸钾、硅酸钠、硅酸钙、硅酸铅等其中的几种，例：一硅酸金属盐中钡、钾、铝、钠元素的摩尔比为2.3∶6.4∶7.7∶4.3即可应用。

陶瓷电极氧气传感器的制备方法，科学合理，简单易行，包括配料、混合和烧成，其特征在于：

(1)主要配料为亚锰酸锶镧和高温玻璃粉，高温玻璃粉占亚锰酸锶镧重量的2～5％，其余为常规杂质；

(2)亚锰酸锶镧经高温预烧后再配料。

在制备方法中：

电极的制备烧成温度为1200～1400℃。

在本发明中：

(1)该电极材料阴、阳极通用，制造、使用简单方便。

(2)通过将亚锰酸锶镧进行高温预烧，解决了组分挥发和热膨胀不匹配的问题，改善了与氧化锆等固体电解质界面的结合性能，增强了结合强度。

(3)科学的原料配方，成本低，且改变了原有电极材料的微观结构，形成了理想的界面和网络多孔结构，使其有良好的催化性、导电性、多孔性。

(4)本发明电极延长了工作时间，又降低了成本，使电极陶瓷化这一高新技术走向产业化成为了可能。

目前，还没有成品的亚锰酸锶镧，因此需要同时制备，我们采用了化学沉淀制备法。

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：

一、亚锰酸锶镧原料的制备：

(1)根据亚锰酸锶镧的化学式，选用硝酸镧、硝酸锶、硝酸锰原料进行配料。亚锰酸锶镧的化学式是La_y-xSr_xMnO₃,y取值0.95～1,x取值0.1。

在实际工艺中，考虑到Mn的挥发性，配制溶液时Mn与La的比例为2.6877∶1,如若溶液配制时原料是Mn(NO₃)₂和La(NO₃)₃，则其质量比：

m_Mn(NO3)2/m_La(NO3)3=179^*269/325=1.48

另：m_sr(NO3)2/m_La(NO3)3=211.6^*5/325^*45=0.07234

Sr与La的物质的量的比例为0.1∶0.85，保持不变。

(2)将原料加蒸馏水分别溶解，倒入容器中。

(3)在40℃水浴中，用NH₄HCO₃沉淀。用量为化学反应理论量，由于的PH值较低，且不稳定，要达到完全沉淀，须用1∶1的氨水即浓度为50％的氨水调至PH值为9左右。

(4)过滤，洗涤1～2次。

(5)干燥。在温度40℃左右2小时。

(6)焙烧。在550℃左右2小时，通氩气等保护气体；

在950℃左右2小时，通氢气等还原气体。

通氩气等保护气体。

(7)研磨。至200目筛。

二、亚锰酸锶镧预处理

将亚锰酸锶镧在1300℃左右预烧，再粉碎过200目筛制成细粉备用。

三、配料：

亚锰酸锶镧细粉100克    过200目筛的高温玻璃粉3克

其中高温玻璃粉的组成为硅酸钾、硅酸钠、硅酸钡、硅酸铝及常规杂质，钡、钾、铝、钠元素的摩尔比为2.3∶6.4∶7.7∶4.3。

四、烧成：