[发明专利]一种检测汽车尾气中氮氧化物含量的传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体传感器，尤其涉及一种检测汽车尾气中氮氧化物含量的气体传感器及其制备方法。

背景技术

随着我国经济水平的不断提高，汽车已经进入寻常百姓家，我国的汽车保有量在逐年增加。汽车尾气带来的环境污染也不断恶化，其中以大气污染物氮氧化物(NO_x，主要包括NO和NO₂)的排放尤为突出，NO_x是造成酸雨和光化学烟雾的主要物质，给大气带来了严重的污染。因此，制定严格的尾气排放标准来降低NO_x的排放是当今世界十分重要的课题，各国纷纷建立了相关法律法规，严格控制汽车尾气中氮氧化物等气体的排放。新型的发动机电子控制燃油喷射系统(EFI)都增加了用于尾气监测的NO_x传感器。

迄今为止，已经报道的NO_x传感器主要有：半导体氧化物式，电化学式，混合氧化物电容型、固体电解质式，表面声学式、二极管式和光纤式等。现有技术中的NO_x传感器大多对特定气体的选择性不高，此外还存在结构复杂、检测范围有限、稳定性较差、响应和恢复时间长等缺点。

CN 202814903 U公开了一种氮氧传感器氧泵极限电流测量电路。该氮氧传感器用于测量氧泵的极限电流，使控制器准确为氧泵提供工作电压，从而保证氮氧传感器的测量精度。但并未对泵氧电极及传感器的改进提出创造性贡献。

CN 1646901 A公开了一种氮氧化物检测电极及其氮氧化物传感器。该传感器使用检测电极在高温条件以及含有水蒸汽湿润气氛下检测氮氧化物。并没有解决在低温甚至室温条件下，用该传感器来检测氮氧化物是否精确等问题。

由于固体电解质型NO_x传感器具有较快的响应速度，高灵敏性，低检测下限，选择性较好等优点，因此近几年引起国内外科研人员的重视并展开深入研究。目前应用于汽车尾气NO_x传感器方面的固体电解质材料主要是钇掺杂氧化锆(YSZ)，YSZ是传感器的泵氧电极材料，具有较强的催化活性，能够快速的催化电极反应进行。为了提高泵氧电极的稳定性，通常采用Pt与YSZ的复合电极，YSZ/Pt电极能够稳定准确地测定尾气中的NO_x含量，但是，在工作温度较低时，YSZ/Pt电极的阻抗较大，一方面降低了其活性，同时使得响应速率变慢，因此，如何改善YSZ/Pt电极性能成为本行业一个亟需解决的问题。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种检测汽车尾气中氮氧化物含量的传感器的制备方法。

所述传感器的构建基础是泵氧电极。

泵氧电极的制备浆料由铂粉(Pt)、钇掺杂氧化锆粉(YSZ)、氧化石墨烯、聚合高分子材料、有机溶剂组成。

所述铂粉在传感器中起到催化和导电的作用。

所述钇掺杂氧化锆粉作为基片材料。所述钇掺杂氧化锆中氧化钇的含量为8mol％。

所述氧化石墨烯加入的目的是，在烧结过程中还原为石墨烯，通过增加比表面积，当Pt通过石墨烯附着在YSZ时，增强其导电效果，同时通过还原反应将促进未完全分解的聚合高分子材料完全分解。

聚合高分子材料的作用：在烧结时熔融，使得Pt、石墨烯结合YSZ时更加均匀，以得到更好的导电效果。

聚合高分子材料包括但不限于：低密度聚乙烯(LDPE)、聚乳酸(PLA)、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)、聚已内酯(PCL)、聚丁二醇丁二酸酯(PBS)中的一种或多种组合。

有机溶剂用来制作浆料，溶解有机高分子材料、均匀分散粒状物。

有机溶剂包括但不限于，石油醚、碳酸二甲酯(DMC)、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中的一种或多种。

所述浆料中，按重量份数计，10～30份Pt、40～70份YSZ、12～25份氧化石墨烯组成粉状混合物，40～70份所述粉状混合物，20～35份聚合高分子材料、40～70份有机溶剂组成浆料。

进一步地，所述浆料中，按重量份数计，15～25份Pt、50～60份YSZ、18～23份氧化石墨烯组成粉状混合物，50～60份所述粉状混合物，25～30份聚合高分子材料、50～60份有机溶剂组成浆料。

更进一步地，所述浆料中，按重量份数计，20份Pt、55份YSZ、20份氧化石墨烯组成粉状混合物，55份所述粉状混合物，27份聚合高分子材料、55份有机溶剂组成浆料。

具体制备方法如下：

(1)固体研磨：