[发明专利]车用氧传感器抗铅中毒的保护涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车电子技术领域，尤其是一种车用氧传感器抗铅中毒的保护涂层及其制备方法。

背景技术

随着社会工业化的发展，汽车尾气中有害气体的排放给环境带来了极大的压力。机动车辆排放的废气中主要含有氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳、二氧化碳及铅颗粒物。自从1976年将烷基铅加入汽油中作为防爆剂以来，经燃烧后以铅蒸气的形式从机动车排气管排出，每燃料1升汽油就排出1.5~2.0克铅粒子。随着日益严格的汽车尾气排放法规的实行，基于二氧化锆的氧传感器已成为汽车尾气控制应用的主流。车用氧传感器一般直插入高温烟道中，由于长期的连续的受烟气中有害气体的侵蚀，电极极易脱落，氧量检测器内阻大大增加，使用寿命短。对于最常见的浓差型ZrO₂固体电解质氧传感器，贵金属Pt作为电极材料对氧氧分压变化非常灵敏，具有很好的吸附性和催化性。电极是氧传感器的重要组成部分，其主要的失效形式是电极剥落或电极中毒，可以认为电极的寿命就是氧传感器的寿命。燃烧后产生的气态铅粒子将会在氧传感器的贵金属电极表面沉积，甚至扩散至三相界面处从而造成电极催化活性降低，最终导致贵金属电极Pt发生铅中毒失效现象。

发明内容

为了克服现有的上述的不足，本发明提供了一种车用氧传感器抗铅中毒的保护涂层及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种车用氧传感器抗铅中毒的保护涂层，包括氧化锆基体，氧化锆基体内圈设有参考铂电极，氧化锆基体外圈设有测量铂电极，所述氧化锆基体上设有多孔TiO₂涂层。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述多孔TiO₂涂层由粒径尺寸小于100 nm的TiO₂固体颗粒构成。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述多孔TiO₂涂层由平均粒径为50nm和100nm的TiO₂固体颗粒构成。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述TiO₂固体颗粒间有均匀孔隙。

一种车用氧传感器抗铅中毒的保护涂层的制备方法，TiO₂涂层的制备通过水解-沉淀法法和/或溶胶-凝胶法得到。

根据本发明制备方法的另一个实施例，进一步包括利用水解-沉淀法制备TiO₂涂层的方法为：以TiOSO₄为原材料，在氧传感器的表面涂覆TiO₂薄膜，由于基片表面存在表面力场，覆盖了一定量的-OH官能团，溶液中Ti⁴⁺、TiO^2-、OH^-等离子会吸附在基片表面，水解成Ti(OH)₄、TiO(OH)₂，将渗析后的水溶胶涂覆在氧传感器表面形成前驱体膜，经过干燥、煅烧后可得到所需晶体结构和颗粒尺寸的TiO₂涂层。

根据本发明制备方法的另一个实施例，进一步包括利用溶胶-凝胶法制备TiO₂涂层的方法为：选用钛醇盐有钛酸乙酯Ti(OC₂H₅)₄、异丙醇钛Ti(OC₃H₇)₄、钛酸四丁酯Ti(OC₄H₁₀)₄、四氯化钛TiCl₄等，加入去离子水和无水乙醇配置成反应溶液，为了抑制钛醇盐水解速度过快，一般需要加入冰醋酸、乙酰丙酮、盐酸、或者二乙醇胺作为抑制剂，以缓解钛醇盐的强烈水解，制备出稳定透明的钛溶胶，可以通过旋涂，喷涂，和浸渍等多种方法将稳定透明的溶胶体系涂覆至氧传感器的表面，凝胶膜经过一定温度的焙烧，最终得到所需性能的TiO₂涂层。

本发明的有益效果是，

（1）本发明提供了一种适合工业生产控制、质量稳定可靠的纳米TiO₂保护涂层，TiO₂固体颗粒粒径小、比表面积大，表面能和表面张力大，对金属离子的吸附能力强，适合工业生产控制、质量稳定可靠；