基于钯纳米颗粒导电沟道的室温型氢气传感器的研究

随着氢能的广泛应用,检测氢气(H_(2))泄漏十分必要。采用溶剂热法合成钯(Pd)纳米颗粒,结合旋涂法从极大程度上简化了覆盖敏感层工艺,在利用微机电系统(MEMS)工艺制备的硅基金(Au)叉指电极上研究了基于“氢致Pd晶格膨胀效应(HILE)”的裂结式H_(2)传感器的敏感特性,为低成本批量化制备室温型氢气传感器提供了可行性研究。结果表明该传感器对H_(2)的响应值与Pd纳米颗粒在基底上的覆盖率密切相关:覆盖率在一定范围内越大,响应值越小。在室温下,该类传感器对500×10^(-6)~2500×10^(-6)H_(2)表现出了较快的响应速度:响应时间在5 s左右,恢复时间在25 s左右,具有较高的响应值:在2500×10^(-6)H_(2)气氛下高达83%,有较好的选择性和稳定性。

基于BaZr_(0.8)Y_(0.2)O_(3-δ)电解质的电流型NO_(x)传感器

氮氧化物(NO_(x))传感器是选择性催化还原(SCR)系统的重要组件之一。为了降低传统NO_(x)传感器的工作温度,使用2%质量分数的NiO作为烧结助剂制备了质子导体BaZr_(0.8)Y_(0.2)O_(3-δ)(BZY)电解质,研究了NiO烧结助剂对BZY电解质的相结构、微观形貌的影响。制备了基于BZY电解质的电流型NO_(x)传感器。实验结果表明:该传感器在400℃时,对体积分数范围在10×10^(-6)~250×10^(-6)的NO_(2)显示出良好的线性响应。同时,也表现出较高的灵敏度、良好的选择性和重复性。

聚吡咯中极化子含量对氨气敏感特性的影响

采用原位气相聚合吡咯单体的方法制备了基于聚吡咯(PPy)薄膜的电阻型氨气(NH 3)传感器。通过使用亚硫酸钠对PPy薄膜进行还原,改变了PPy中的极化子含量,研究了PPy还原前后环链上极化子含量对薄膜NH 3敏特性的影响。实验结果表明:由于PPy环链上极化子数量的减少,PPy薄膜的电导率降低。与还原前的高电导率PPy薄膜对比,较低电导率的PPy薄膜在室温下对NH 3具有更高的灵敏度,其灵敏度提高了约6倍。同时,本文提出的基于PPy薄膜的NH 3传感器制备工艺简易、成本低廉并且性能稳定,在农业NH 3监测领域具有很好的应用前景。

黏结剂与塑化剂含量对YSZ流延膜带制备及陶瓷电学性能的影响

在高温共烧陶瓷(HTCC)工艺制备厚膜陶瓷器件的过程中,流延添加剂(黏结剂与塑化剂)是影响陶瓷性能的重要因素之一。系统地研究了添加剂含量对钇稳定氧化锆(YSZ)流延浆料黏度、膜带厚度及陶瓷的收缩率、相对密度、电导率及机械强度的影响。结果表明:添加剂含量的增加会使流延浆料黏度上升、膜带厚度下降,烧结过程中陶瓷线收缩率与热失重增大,烧结后的陶瓷密度降低,导致了其抗弯曲强度及电导率的下降,氧离子迁移活化能则随之增大。当添加剂质量分数为12 wt.%时,YSZ陶瓷的相对密度最高达到98.95%,此时陶瓷电导率最高,活化能最低(0.9456 eV)。

气压变化对极限电流型氧传感器输出特性的影响

对气压变化对极限电流型氧传感器扩散机理的影响进行了研究。实验中将扩散孔径为30μm的极限电流型氧传感器先后放置在不同气压环境中进行了电学性能测试。实验结果显示:在常压下该氧传感器的极限电流IL与氧浓度的对数表达式ln(1-XO2)具有很好的线性关系,呈现正常扩散模型的特征。但在低气压环境下,该传感器的极限电流IL受气压P的影响,并呈现Knudsen模型的某些特征。

汽车用氧传感器的工作原理及其应用

主要介绍了浓差型ZrO2 氧传感器、极限型ZrO2 氧传感器和半导体型TiO2

Pt/YSZ电极结构老化特性研究

借助于I-V极化曲线、交流阻抗测试及电子扫描电镜等技术和设备,对以Y2O3稳定ZrO2多晶固体氧离子导体(YSZ)为基体的Pt/YSZ电极结构电学性能和电极形貌随时间的老化变化特性进行了研究;为定量表述电极形貌的变化特性,作者提出了一种有关Pt/YSZ电极结构电极界面的形貌模型,采用此模型对不同老化时间下的电极Pt/空气/YSz三相界面的长度进行了定量计算.实验测试、理论模型计算等结果都表明:Pt/YSZ电极结构的电学性能和电极形貌均随老化时间出现了明显的变化.

Pt/YSZ电极结构形貌对传感器特性的影响

借助交流阻抗测试技术、汽车用A F(空气与燃料的质量比 )氧传感器响应时间测量装置及SEM ,对敏感材料为Y2 O3 稳定ZrO2 多晶固体氧离子导体 (YSZ)的Pt YSZ电极结构氧传感器其特性在不同烧结温度下电极形貌的关系进行了研究 ,同时提出了一种有关Pt YSZ电极界面的形貌模型 ,采用此模型对不同烧结温度下的电极形貌Pt 空气 YSZ三相界面长度进行了定量计算。

CO_2气氛中界限电流型氧传感器输出特性的研究

本文对钇稳定ZrO2界限电流型氧传感器在高CO2低O2浓度气氛中的输出特性进行了研究.研究结果显示:在高CO2低O2浓度气氛中,给界限电流型氧传感器施加0.4～0.7V范围工作电压时,输出电流出现了第一饱和输出平台,且饱和输出电流与氧浓度的关系符合经典的理论公式;但当工作电压增加后,输出电流急剧增加,并在1.1～1.3V和1.5～1.7V工作电压范围内出现了第二和第三饱和输出平台.为此,本文尝试采用新的假设机理:在较高工作电压下,气体中的CO2在氧传感器Pt电极表面,气体中的CO2可能催化分解产生出附加新的氧分子浓度的设想的假设机理对试验数据进行了合理解释.同时也发现,由于N2的存在,会提高延迟了工作电压促使CO2产生分解的电压的作用.

LSCM/3YSZ离子-电子混合导体的研究

采用固相法制备了LSCM(La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.5O3)粉体,并以不同质量比与3YSZ((Y2O3)0.03(ZrO2)0.97)混合制成了LSCM/3YSZ离子-电子混合导体(MIEC)。采用X射线衍射、扫描电镜、热膨胀分析等手段对该混合导体的各项物理特性进行了研究,发现随着LSCM含量的逐渐增多,混合导体中Zr与Sr、Cr等元素的反应有少量杂相生成;LSCM相也逐步形成相连的空间网络结构;LSCM含量在0～40%范围的混合导体其热膨胀系数在0～1350℃测试温度范围内有一个明显的拐点。使用Wagner直流极化法分离了混合导体的离子电导率和电子电导率。当LSCM质量百分比达到40%时,离子电导率以及总电导率开始大幅度地增大;当LSCM含量为50%测试温度800℃时样品的总电导率和离子电导率分别为0.24和0.08S/cm。

致密扩散障型氧传感器扩散机理的研究

为研究致密扩散障型氧传感器的扩散机理,采用ScSZ基电解质和La0.8Sr0.2MnO3(LSM)混合导体材料,利用Pt浆粘结法,制备了致密扩散障型极限电流氧传感器,并分别测试了其在(O2)为0.81%～22.43%及温度873～1023K时的电流-电压曲线。通过实验分析,极限电流IL与?(O2)的关系更符合Knudsen扩散模型,建立在固体离子扩散方式下的理论,可对IL与温度T之间呈现出来的规律进行合理的解释。

交流阻抗谱测试技术在固体电解质氧传感器研究中的应用

介绍了交流复阻抗测试技术在固体电解质氧传感器测试中的应用原理,并对配比为(Y2O3)0.08(ZrO2)0.92粉料,采用放电等离子烧结技术烧结的样品进行了实际应用测试。同时根据测试原理,采用ZVIEW软件对放电等离子烧结(SPS)与常规烧结(CS)所得钇稳氧化锆样品在不同测试温度下所得交流阻抗测试结果进行了对比拟合处理,定量研究了不同烧结方式的固体电解质样品中晶粒与晶界阻抗随测试温度的变化特性,进一步验证了交流复阻抗测试技术在定量研究固体电解质氧传感器特性中的关键作用。

虚拟仪器技术在传感器检测技术实验教学中的应用

指出了当前传感器原理与检测技术实验课程内容的不足,基于虚拟仪器技术氧传感器和湿度传感器信号采集系统开发的介绍,对虚拟仪器技术在传感器实验教学中具有提高学生实际动手能力、激发学生学习兴趣和探索精神、实现实验教学与工业实际应用紧密衔接等诸多优点进行了详细阐述。

Pt/YSZ电极结构老化特性的复阻抗研究

借助于交流复阻抗测试技术和电子扫描电镜设备,对以Y2O3稳定ZrO2固体氧离子导体(YSZ)为基体的Pt/YSZ电极结构电学性能和电极形貌随时间的老化变化特性进行了研究;根据作者提出了一种有关Pt/YSZ电极结构电极界面的形貌模型,对不同老化时间下的电极Pt/空气/YSZ三相界面的长度进行了定量计算。实验测试和模型计算等结果都表明:Pt/YSZ电极结构的电学性能和电极形貌均随老化时间出现了明显的变化。

钇稳定ZrO_2界限电流型微氧氧传感器的设计

从理论和实验角度，对钇稳定ZrO2界限电流型微氧氧传感器的量程与结构设计的关系进行了分析研究。结果显示：被测环境氧摩尔浓度应小于5％，被测环境氧浓度与氧传感器输出极限电流的数值，基本成线性关系：通过（5000～50000）×10^-6；（500～20000）×10^-6;（100～10000）×10^-6；（50～1000）×10^-6四档测量范围的划分以及S／L比的合理设计，可以实现钇稳定ZrO2界限电流型微氧氧传感器对低氧浓度的准确测量。

一种新的微型PTC元件的制造工艺

介绍了一种新的微型ＰＴＣ元件的制造工艺，并对各个工序的技术重点做了详细阐述。作者采用等静压成型和切片、划片新工艺制成２ｍｍ×２ｍｍ×０．３ｍｍ微型ＰＴＣ元件，其居里温度为１２０℃，室温电阻率为１００Ω·ｃｍ，升阻比ρｍａｘ／ρｍｉｎ大于１０３，电阻温度系数α≥１５％℃－１，时间常数小于２ｓ。

变频式氧传感器输出特性的研究

介绍了一种新式氧化锆固体电解质变频式氧传感器，其结构由敏感电池和氧泵两部分复合构成。理论推导在浓差电势E1—E2范围的响应时间t与被测氧分压P1呈正比关系。实验测试数据显示：在保持浓差电势E1，E2在均不超过200mV的范围时，时间t与被测氧分压P1之间的确呈现出非常好的正比关系，线性相关系数R均大于0．986。但当电势E1，E2超过200mV后，实验结果却与理论严重不符。经过初步分析，当浓差电势超过一定值后，空腔内的较低氧分压改变了固体电解质性质，使氧泵的电导率发生了变化导致理论推导的偏差。

BaTiO_3／NiO·Mn_2O_3系复合电子陶瓷的研究

实验研究了ＢａＴｉＯ３／ＮｉＯ·Ｍｎ２Ｏ３复合电子陶瓷的相结构及其导电性质。ＸＲＤ分析表明该复合电子陶瓷的主相ＢａＴｉＯ３的钙钛矿结构，随着ＮｉＯ·Ｍｎ２Ｏ３体积含量ψ的增加，其结构由四方晶系向立方晶系转变，室温阻值Ｒ与ψ的关系呈现出极大值特性。

醇盐──氢氧化物水解法制备BaTiO_3超细粉的研究

本文以钛酸丁酯，氢氧化钡为原料，采用醇盐─氢氧化物水解法合成了BaTiO3超细粉体，合成温度小于130℃，远低于传统的合成温度。用X射线衍射法对粉体进行结构分析，并研究了粉体粒度与热处理温度的关系。同时用透射电镜考察粉体的粒度与形貌。用比色法和重量法测定BaTiO3粉体的成分比。结果表明此法合成的BaTiO3粉体，合成温度低、粒度小，能保持Ba与Ti摩尔配比不发生变化，在常温下属于立方钙钛矿型。

改性溶胶-凝胶法制备ZrO_2纳米粉及其团聚控制

对溶胶 凝胶法进行改性 ,使凝胶聚沉为沉淀物 ,进而可以成功地合成ZrO2 (9mol%Y2 O3)纳米粉体。采用热重 差热 (TG DTA)分析、粒度分布分析 (CILAS)、透射电子显微镜 (TEM)和X射线衍射 (XRD)测试对粉料制备工艺过程进行了研究。结果表明 ,改性的溶胶 凝胶法 ,在聚沉前加入分子量大小不同的表活剂 ,聚沉后采用无水乙醇超声分散 ,可以有效地消除团聚现象。沉淀产物在 4 5 0℃以下可以完全分解为ZrO2 (Y2 O3)粉体 ,6 0 0℃煅烧颗粒粒度为 14nm。