[发明专利]一种固体电解质的电流型NO2传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种NO₂传感器，特别是用于NO₂浓度测量控制的一种电流型NO₂传感器，具体地说是一种固体电解质的电流型NO₂传感器及其制备方法。

背景技术

当前固体电解质的化学类NO_x传感器由于容易与发动机电子控制燃油喷射系统的其它部件相配合，能完成对汽车尾气中NO_x含量简便、快速、实时的检测，所以该类NO_x传感器已成为车用NO_x传感器的首选。

近年来，基于氧化锆基NO_x传感器的各种电极材料的开发研究十分活跃，多种器件原型已被制备出来，显示出了很多可取的优点。但传统的YSZ材料要在非常高的温度下才具有较大的氧离子电导率，并且随着温度的降低，电阻急剧增大，因此决定了此类传感器必须在高温下运行，其工作温度一般在1000℃或更高。而高温环境运行会带来如电极-电解质界面间的有害反应、电极的老化、传感器各部件的热膨胀系数难以匹配、密封难、功耗高等问题。因此人们迫切需要开发一种在中、低温范围内就具有较高氧离子电导率的电解质材料来取代传统YSZ材料，以保证NO₂传感器具有较高的性能，满足人们生产建设的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供在中低温环境中即能实现对NO₂气体浓度检测，且灵敏度高，使用方便的一种固体电解质的电流型NO₂传感器及其制备方法。该传感器制备工艺简单、功耗低具有性能稳定和使用寿命长的特点，并能达到降低传感器操作温度的目的。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种固体电解质的电流型NO₂传感器，该传感器包括由La_1-xSr_xGa_1-yMg_yO_3-δ材料烧结制成的致密陶瓷片体结构的LSGM固体电解质基层以及分别设置在该LSGM固体电解质基层上表面和下表面的多孔正集电极层和多孔负集电极层，多孔正集电极层的上表面中心处涂有适量用于收集电荷的铂浆层，多孔正集电极层经铂浆层以及多孔负集电极层分别引出有用于连接电源正负极的正、负电极引线。

为优化上述技术方案，采取的措施还包括：

上述的多孔正集电极层为含有松油醇和乙基纤维素的NiO电极浆料制作而成。

上述的多孔负集电极层的材料为铂。

上述的La_1-xSr_xGa_1-yMg_yO_3-δ材料中，所述x和y的取值范围分别为：0.1≤x≤0.2，0.1≤y≤0.2。

上述的LSGM固体电解质基层的厚度为0.6mm。

上述的多孔正集电极层为敏感电极，多孔负集电极层为参考电极。

本发明还提供了一种固体电解质的电流型NO₂传感器的制备方法，该方法包括以下步骤：

A、采用公知的流延成型技术将La_1-xSr_xGa_1-yMg_yO_3-δ制成LSGM生瓷片；

B、将上述的LSGM生瓷片在一定温度下经排胶后，放入高温烧结炉中烧结制得致密陶瓷片体的LSGM固体电解质基层；

C、采用厚膜丝网印刷技术将自制的添加了一定的松油醇和乙基纤维素的NiO电极浆料印制在上述的LSGM固体电解质基层的上表面，印制出多孔正集电极层；

D、将上述印制有多孔正集电极层的LSGM固体电解质基层放入干燥箱干燥一段时间后，再送入高温炉中烧结成型，制得传感器半成品坯件；

E、采用厚膜丝网印刷技术将铂浆材料在上述传感器半成品坯件的LSGM固体电解质基层下表面印制出多孔负集电极层，并同时从多孔负集电极层引出负电极引线；

F、在上述印刷有多孔负集电极层的传感器半成品坯件的多孔正集电极层上表面中心部位点涂少许Pt浆，并同时引出正电极引线，制有传感器成品坯件；

G、将上述的传感器成品坯件再次送入高温炉中烧结后，制得本产品。

上述的步骤B中的LSGM生瓷片在360℃的温度下排胶22h后，放入1400℃的高温烧结炉中烧结2h。