[發明專利]一種電流型NOx傳感器用燒綠石固體電解質材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710117538.4
• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN106872548B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 鐘富蘭;時蘭錢;蔡國輝;鄭勇;肖益鴻
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G01N27/407
• 分類號: G01N27/407
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明涉及一種電流型NO_x傳感器用燒綠石固體電解質材料及其制備方法，所述固體電解質材料的化學式為Pr₂Zr_2?yIn_yO_7+δ，其制備方法為：首先合成燒綠石Pr₂Zr_2?yIn_yO_7+δ固體電解質氧化物，然后進行Pr₂Zr_2?yIn_yO_7+δ氧化物的后處理，最后制備Pr₂Zr_2?yIn_yO_7+δ基片。本發明能夠實現傳感器對NO_x的高度響應和恢復性能。

技術領域

本發明涉及屬于固體電解質材料的制備領域，特別是一種電流型NO_x傳感器用燒綠石固體電解質材料及其制備方法。

背景技術

近幾年來，隨著我國經濟的發展，交通基礎設施水平的不斷提高，機動車保有量迅速增長，機動車給人們帶來生活便利的同時其尾氣中的污染物也對人體的健康和環境帶來了危害。為了保護人類的健康和生態環境，減少汽車尾氣的排放，提高汽車燃油利用率，加強尾氣的監控已成為人們關注的焦點，因此汽車尾氣監測的NO_x傳感器應運而生。用于汽車尾氣監測的NO_x傳感器工作條件較為苛刻，要求在溫度（600-900 ℃）、高濕以及干擾氣體（HC、CO等）共存時不僅具有良好的敏感特性，且具有良好的穩定性和可靠性。已報道的NO_x傳感器有半導體氧化物式、表面聲波式、電化學式、固體電解質式、FET式、二極管式和光纖式。在這些傳感器中，固體電解質型NO_x傳感器更能符合汽車尾氣苛刻的條件，且其具有較快的響應速度、高靈敏性、低檢測下限以及較好的選擇性等優點。而傳統的YSZ材料要在1000℃左右才能達到足夠高的離子電導率，采用此固體電解質制備的NO_x傳感器難以滿足柴油發動機系統的中低溫工作要求。因此，開發一種在中溫范圍內具有較高氧離子電導率的新型固體電解質材料來取代傳統YSZ 材料已成為目前緊迫的任務。

現有技術中主要存在以下幾項有關NO_x傳感器的專利。

CN 1071508 A 發明了一種氮氧化物傳感器組。該NO_x傳感器組用于檢測燃燒廢氣中的NO_x含量，并產生一種與被測的NO_x含量有關的可測輸出信號，但是測量精度受到一定程度的限制。

ZL 201510195226.6 公開了一種中低溫電流型NO_x傳感器用固體電解質材料及其制備。該傳感器性能穩定、重現性好，響應和恢復時間分別為18和26秒，但仍然難以達到工業化快速響應和恢復的要求。

CN 1421416 A 公開了一種氧化鈰基固體電解質陶瓷材料及其制造方法。該固體電解質雖然在中低溫下具有較高的氧離子電導率，但是Ce的變價會產生電子( 或空穴) 導電行為，因此氧化鈰基固體電解質用于NO_x傳感器至今難以工業化。

CN201594086U公開了一種全固化混合電勢型NO_x傳感器。該傳感器可檢測NO_x濃度范圍為1-75 %，響應時間小于2分鐘。

以上專利存在傳感器檢測極限高、壽命短、成本高、結構復雜、制備工藝繁瑣等亟待解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提出一種電流型NO_x傳感器用燒綠石固體電解質材料及其制備方法，實現傳感器對NO_x的高度響應和恢復性能。