[发明专利]一种高选择性锆基一氧化氮传感器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种一氧化氮传感器，尤其是一种高选择性锆基一氧化氮传感器的制备方法，具体地说是一种基于片状纳米形貌Cr₂O₃敏感电极的锆基一氧化氮气敏传感器的制备方法。

背景技术

我国城区大气污染正由煤烟型污染向汽车尾气型污染发展；汽车排放的氮氧化合物(NOx)，一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HCs)等污染物已严重超标，其中NOx的过度排放是产生雾霾和酸雨问题的主要原因之一。

目前基于钇稳定氧化锆(Yttria Stablilzed Zirconia,简称YSZ或锆基)电解质的NOx传感器由于可适用于极端环境以及其相对较高的灵敏度而广受关注，其中以配备氧化铬敏感电极(Cr₂O₃-SE)的锆基NOx传感器研究最为广泛。但是，目前已开发出的NOx传感器对NOx的响应多受其他共存气体的干扰，此外这些NOx传感器多对二氧化氮(NO₂)呈现出更好的敏感，而高温下氮氧化合物气体中的主要成分是一氧化氮(NO)。因此有必要开发出一种能在极端环境下对NO高选择性响应的NO传感器。

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，而提供制备工艺简单的一种高选择性锆基一氧化氮传感器的制备方法；通过该制备方法制得的传感器采用片状形貌Cr₂O₃作为敏感电极，结构简单、小巧，在中高温环境中对一氧化氮气体具有高选择性，测量灵敏性高。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种高选择性锆基一氧化氮传感器的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、采用流延成型技术制成YSZ生瓷片，将YSZ生瓷片在空气中进行排胶后，放入烧结炉中烧结，得到锆基固体电解质基层；

步骤二、将重铬酸钾、甲醛、柠檬酸按摩尔比1:6:0.6混合后溶解于去离子水中，将混合溶液转入反应釜中反应得到凝胶，得到的凝胶水洗后干燥得到Cr₂O₃粉末，再将Cr₂O₃粉末煅烧得到片状Cr₂O₃粉体，然后将片状Cr₂O₃粉体溶入高分子化学试剂中，配制出Cr₂O₃电极浆料；

步骤三、将步骤二中配制的Cr₂O₃电极浆料，采用丝网印刷技术步骤一得到的锆基固体电解质基层的一侧制出片状多孔Cr₂O₃敏感电极后，放入干燥箱干燥；

步骤四、在片状多孔Cr₂O₃敏感电极上点涂Pt浆，并引出电极引线；

步骤五、在锆基固体电解质基层的另一侧，采用丝网印刷技术将铂金浆料制出多孔Pt参比电极，并引出电极引线；

步骤六、将已制出片状多孔Cr₂O₃敏感电极和多孔Pt参比电极的锆基固体电解质基层烧结成型，得到锆基一氧化氮传感器。

为优化上述技术方案，采取的措施还包括：

上述的步骤一中YSZ生瓷片的厚度为0.3mm至1mm。

上述的步骤一中排胶温度为350至400℃，排胶时间为20小时。

上述的步骤一中烧结温度为1200℃至1400℃，烧结时间为2小时。

上述的步骤二中在反应釜中的反应温度为180℃，反应时间为1小时。

上述的步骤二中干燥温度为140℃。

上述的步骤二中煅烧温度为1000℃，煅烧时间为2小时。

上述的高分子化学试剂为异戊醇。

上述的步骤三中在干燥箱干燥的时间为2小时。

上述的步骤六中烧结温度为900至1000℃，烧结时间为2小时。

与现有技术相比，本发明的传感器采用一种片状纳米形貌Cr₂O₃材料作为敏感电极，使得基于锆基一氧化氮传感器在中高温下对一氧化氮的响应具有很高的选择性，对其他气体抗干扰能力较强，所制备的传感器结构简单、体积小、制备工艺简单。并且本锆基一氧化氮传感器属于混合电位型传感器，参比电极和敏感电极可同时暴露在待测气氛中，能够在0-500 ppm气体测量范围下取得了良好的测量效果。

附图说明