[发明专利]基于YSZ和铌铁矿型MNb2O6敏感电极的混成电位型高温NO2传感器及制备方法

摘要

一种基于YSZ和铌铁矿型MNb₂O₆(M:Co,Zn和Ni)敏感电极的混成电位型高温NO₂传感器及制备方法。传感器依次由带有Pt加热电极的Al₂O₃陶瓷板、YSZ基板、Pt参考电极和MNb₂O₆敏感电极组成。参考电极和敏感电极彼此分立且对称地制备在YSZ基板上表面的两端，YSZ基板下表面与带有Pt加热电极的Al₂O₃陶瓷板粘结在一起。本发明以YSZ作为离子导电层，利用铌铁矿型MNb₂O₆复合氧化物材料为敏感电极分别构筑三种传感器件，通过对比在高温下对NO₂的响应，发现以CoNb₂O₆为敏感电极的器件表现出了最高的响应，此外，该器件还表现出了很好的灵敏度、较低的检测下限、很好的重复性、选择性、耐湿性和稳定性。该传感器在汽车尾气监测方面具有潜在应用前景。

主权项

一种基于YSZ和铌铁矿型MNb₂O₆敏感电极的混成电位型高温NO₂传感器，依次由带有Pt加热电极的Al₂O₃陶瓷板、YSZ基板、Pt参考电极和敏感电极组成；参考电极和敏感电极彼此分立且对称地制备在YSZ基板上表面的两端，YSZ基板下表面与带有Pt加热电极的Al₂O₃陶瓷板粘结在一起；其特征在于：敏感电极的材料为MNb₂O₆，其由如下方法制备得到：称取2～4mmol的Nb₂O₅，将其溶解于15～20mL的氢氟酸中，在60～90℃下搅拌2～4小时；将15～20mL氨水逐滴滴加到以上溶液中，调节pH值为8～10，陈化12～14小时，经过滤、洗涤到中性，得到白色沉淀；将以上白色沉淀溶解于一定量的柠檬酸溶液中，在60～80℃下继续搅拌1～2小时，加入NH₄NO₃和M(NO)₂·6H₂O继续搅拌至凝胶；将得到的凝胶在80～90℃真空条件下烘干12～24小时得到干凝胶，最后在800～1300℃条件下烧结2～4小时，得到MNb₂O₆敏感电极材料；其中M(NO)₂·6H₂O、Nb₂O₅和NH₄NO₃的用量摩尔比为1：1：12～14，柠檬酸与Nb₂O₅的用量摩尔比为2～5：1；M为Co、Zn或Ni。