基于氧离子传导固体电解质NH3传感器的研究

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NH3传感器可用于汽车尾气中对NH3的在线监测,因此开发灵敏度高、稳定性好的NH3传感器成为了研究的热点。固体电解质型NH3传感器由于其优异的高温稳定性获得了广泛的关注。以TiO2为敏感电极,以La10Si5.5Al0.5O27(LSAO)为固体电解质,制备了混合位型NH3传感器。敏感性能测试结果表明,固体电解质的多孔层明显的提高了传感器的灵敏性。与金红石型TiO2(γ-TiO2)相比锐钛矿型TiO2(α-TiO2)表现出更好的NH3敏感性能。以α-TiO2为敏感电极的传感器的最佳处理温度为900℃,在450600℃的温度范围内传感器的响应电位值和NH3浓度的对数之间存在良好的线性关系,在500℃时灵敏度高达169.7 m V/decade。较高的处理温度和V2O5的掺杂会引起锐钛矿型TiO2相变为金红石型TiO2,从而降低传感器的灵敏性。采用水热法制备了BiVO4+0.5 at%Ni,以其为敏感电极采用丝网印刷法制备了LSAO基混合位型NH3传感器,并研究了Ag的修饰对传感器敏感性能的影响。结果表明,BiVO4+0.5 at%Ni负载Ag之后对NH3的响应电位值和灵敏度均有明显的提高,更重要的是,Ag的修饰显著地提高了传感器对NO2的选择性。利用水热法制备了核壳结构复合材料TiO2@WO3。与TiO2、WO3、TiO2/WO3(物理混合)相比以TiO2@WO3为敏感电极的传感器在450600℃测试范围内对NH3表现出更高的响应电位和更快的响应速度,传感器的响应电位值和NH3浓度的对数之间存在良好的线性关系,在450℃时灵敏度高达74.8 m V/decade。同时,传感器对H2,CH4和CO2表现出良好的抗干扰能力,但是对NO2的选择性较低。
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