[发明专利]基于YSZ-NiO多孔层的传感器及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种基于YSZ‑NiO多孔层的传感器及其制备方法与应用，涉及氮氧化物传感器技术领域。本发明通过构筑双相混合导体界面，提高了NOsubgt;2/subgt;传感器的灵敏度和抗干扰性，并且得到的传感器结构简单、成本低廉、选择性好，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及氮氧化物传感器技术领域，尤其涉及一种基于YSZ-NiO多孔层的传感器及其制备方法与应用。

背景技术

随着国家环境排放标准的不断严格，自然环境保护和先进技术的提升，极大提高了对高性能NO₂传感器的需求。工厂或者发动机的废气排放环境高温恶劣，为了对NO₂ 进行准确的监测和控制，减少环境污染，开发能够在高温废气环境中连续、原位监测NO₂浓度的高性能NO₂气体传感器，在工业安全、NO₂的监测与控制等领域具有非常重要的意义。

为了提高固体电解质型NO₂传感器的传感性能，人们的注意力主要集中在寻找新型电极材料上，而电化学反应发生的三相边界（TPB）处对传感器敏感性能的影响几乎被忽略。采用氧离子/电子混合导体多孔层，形成氧离子/电子混合导电界面，为NO₂在三相界面的电化学反应提供更充足的通道，提升界面电荷传输能力，构建高性能的TPB对提高传感器的敏感性能具有重要意义。

公开号CN103954670A的中国专利公开了一种具有高效三相界面的YSZ基混成电位型NO₂传感器及其制备方法，虽然采用了YSZ基板和NiO为敏感材料制成传感器，但传感器的电极为YSZ单相骨架，旨在增加三相界面的面积，电子只能在敏感电极中传导，因此敏感性能提高有限。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于YSZ-NiO多孔层的传感器及其制备方法与应用，提高传感器灵敏度和稳定性。

为实现此技术目的，本发明采用如下方案：

上述基于YSZ-NiO多孔层的传感器的制备方法，按如下步骤进行：

S1、制备YSZ致密层固体电解质：在YSZ电解质粉体中加入粘结剂PVB进行湿法球磨，球磨完成后自然晾干，将其压成片状，进行致密化烧结，得到致密的YSZ致密层固体电解质基片；

S2、制备YSZ-NiO混合导体多孔层：

S2-1、将YSZ电解质粉体和NiO粉体混合并加入无水乙醇，放入装有氧化锆球体的磨机中研磨，球磨完成后自然晾干；YSZ电解质粉体、NiO粉体的质量比为1: （0.3~0.5）；

S2-2、晾干后产物与石墨粉、淀粉和有机助剂混合，放入磨机中研磨，得到混合导体多孔层浆料；

S2-3、将混合导体多孔层浆料丝网印刷在YSZ致密层固体电解质基片上，之后煅烧得到YSZ-NiO混合导体多孔层；

S3、制备NiO敏感材料：

S3-1、将Ni(NO₃)₂·6H₂O溶于去离子水中，并加入络合剂柠檬酸和表面润湿剂无水乙醇，得到NiO浸渍溶液；

S3-2、将NiO浸渍溶液浸渍到YSZ-NiO混合导体多孔层上，之后烧结得到NiO敏感材料；

S4、制备传感器：将Pt丝通过Pt浆粘结固定在YSZ致密层/YSZ-NiO混合导体多孔层双层固体电解质的上、下表面并煅烧，最终得到基于YSZ-NiO混合导体多孔层NO₂传感器。

进一步地，S1中PVB用量为YSZ电解质粉体的1wt%，致密化烧结温度为1600℃，时间为5h。