zro气敏陶瓷掺杂优化设计zro气敏陶瓷掺杂优化设计

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1、ZrO2气敏陶瓷掺杂优化设计ZrO2气敏陶瓷掺杂优化设计山东大学毕业论文摘要本文在ZrO2－Y2O3二元体系中添加第三组元，构成三元系统。相对与氧化锆二元系统，其气敏性以及导电性等一系列性能均有明显的提高，较之氧化锆二元系统具有更强的适用性和市场竞争性。立足于氧传感器的研究，通过掺杂1％－5mol％Al2O3或1%－6mol％Al，以凝胶注模方法制取坯体，通过对成品的电性能的测试，其比电阻随测试温度的变化是非线性的。随温度的升高氧离子的激活能降低，因而引起跃迁几率增加，同时还有一些本征空位也参与

2、氧离子的传输，从而随着温度的增加使得通过ZrO2固体电解质中的氧离子数目增加，电阻在较低温情况下迅速下降，电导率上升。在掺杂量为3mol%Al2O3时，其电导率最高，当掺杂量高于这一数值时，其电导率下降。利用X－Ray衍射研究了氧化锆气敏材料的晶格常数，衍射强度等性能，对成品的性能进行解释。关键词：YSZ；气敏陶瓷；导电性；Al2O31山东大学毕业论文Abstract:Thepaperisaimedaddingthethirdelementintothe－Y2O3binarysystem.Com

3、paringwiththebinarysystem,thegassensitivityandconductivityareadvancedgreatly,thustheapplicationisenlargedandthecompetitionincreased.ThenewmateriAlwhichisbasedonoxide-sensor,dopedwith1％－5mol％,1%－6mol％AlgainsitsgreenbodybyGel-casting.Throughthetestingo

4、ffinishedproduct,withthechangeoftemperaturetheelectricresistanceisbecomingnon-liner.Thereasonisthatwiththetemperatureincreasing,theactivityenergyofdecreases,thetransitionprobabilityraises,atthesametime,somedummybitsareengagedinthetransitionofoxygenio

5、n.Sowiththeincrementoftemperature,theamountofoxygenioninZrO2solidelectrolytegrowsgreatly,theelectricresistancefalldownatlowtemperature，buttheelectricconductivityincreases.WhenthedopingamountofAl2O3is3mol%,theconductivityismaximum,buttheconductivityre

6、duceswiththeamountbecominglarger.TheperformancesuchaslatticeparameterandthestrengthofinflectionofthenewmateriAlistestedbyXRD,aimingatexplainingthepropertiesofthisproduct.Keyword:YSZ；gassensitiveceramic；conductivity；Al2O32山东大学毕业论文第一章绪论1.1研究背景随着各种固体电解质

7、材料的不断研制与性能的提高，固体电解质的种类日增多，应用领域也不断扩大。固体电解质材料有很多，如氧化锆，氧化钛等，其对气体的敏感性也不尽相同。大多数材料只对某一种气体比较敏感，有时当一种材料中添加一些其它的掺杂物，却会改变其原来的性质，而对另一种气体敏感。众多固体电解质中，研究较为成熟的ZrO2固体电解质，由于具有测量精确度高、响应时间短、测量范围广、无需基准参比气体以及可直接以电压（或电流）形式输出等特点，广泛用于金属熔体中的含氧量、空气分离产物中的含氧量、窑炉和烟道气中的含氧量测量，以及金属

8、热处理炉中气氛控制、内燃机的空气燃料比控制，以及医疗、保健、卫生、食品、药材、环保、计量等方面用于氧浓度的测量与欠氧报警等农业及民用场合。气敏陶瓷是指其电阻随周围环境的气氛而变化，可代替人鼻的一类陶瓷[1]气敏陶瓷材料种类很多，目前用得较多的有SnO2，γ-Fe2O3，α-Fe2O3，ZnO，WO3，ZrO2,TiO2以及许多复合氧化物系统的陶瓷材料。气敏陶瓷可分为半导体式和固体电解质两大类1.2氧化锆气敏陶瓷导电机理ZrO2气敏陶瓷材料由于等掺杂物离子代替了基体中的位置，而在基体中产生了Roc