刮涂法制备具有高效三相界面的ysz基混成电位型no_2传感器的研究

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1、分类号：TP212单位代码：10183研究生学号：2013512036密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）刮涂法制备具有高效三相界面的YSZ基混成电位型NO2传感器的研究Researchofmixed-potential-typeYSZ-basedNO2sensorwithporousTPBprocessedwithpore-formersusingcoatingtechnique作者姓名：程晓杨专业：微电子学与固体电子学研究方向：先进功能材料及传感器件指导教师：梁喜双副教授培养单位：电子科学与工程学院2016年6月—————————————————

2、————刮涂法制备具有高效三相界面的YSZ基混成电位型NO2传感器的研究—————————————————————Researchofmixed-potential-typeYSZ-basedNO2sensorwithporousTPBprocessedwithpore-formersusingcoatingtechnique作者姓名：程晓杨专业名称：微电子学与固体电子学指导教师：梁喜双副教授学位类别：理学硕士答辩日期：2016年05月31日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论女的全部或部分

3、内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博±或硕：ｉｒ学位论文原创性声明（）本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。■本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签＾。曰期：年讀月１曰摘要刮涂法制备具有高效三相界面

4、的YSZ基混成电位型NO2传感器的研究为了有效地检测和控制汽车尾气所排放的氮氧化物，高性能的车载氮氧化物传感器研发迫在眉睫。其中，由钇稳定氧化锆(YSZ)和金属氧化物组成的混成电位型NO2传感器在高温、高湿、多种气体共存的汽车尾气环境下表现出了良好的化学稳定性和热稳定性，且具有较低的制造成本，因此被广泛研究。为了提升YSZ基混成电位型NO2传感器的气敏特性，一方面可致力于寻找高效敏感电极材料，另一方面可从提升三相反应界面入手。本文主要从构筑高效多孔三相反应界面入手，增大气体与YSZ基板和NiO敏感电极的有效接触面积，为目标气体提供了更多的电化学反应活性位点

5、以增强传感器灵敏度。首先，主要研究由光滑的YSZ基板和NiO敏感电极材料构筑的混成电位型NO2传感器的气敏特性。结果表明，纳米尺寸的NiO敏感电极对氮氧化物具有较高的电化学催化活性。传感器在800°C下对100ppmNO2气体的响应值为59.2mV，灵敏度为38mV/decade。此外，传感器还表现出良好的气体选择性和响应/恢复特性。其次，以光滑的YSZ基板为基础，选用掺杂三种不同造孔剂（石墨、PMMA和淀粉）制备的刮涂浆料，通过刮涂法制作多孔YSZ基板。对基于多孔YSZ基板和NiO敏感电极构筑的混成电位型NO2传感器的气敏特性进行研究，重点讨论分析了造孔

6、剂种类和浓度对YSZ表面形貌和传感器气敏特性的影响。结果表明，掺杂三种不同造孔剂均可有效构筑多孔YSZ基板表面，进而形成高效的三相反应界面，从而显著提升传感器对NO2气体的气敏特性。其中，淀粉掺杂量为10wt%时造孔效果最佳，且对100ppmNO2气体的最佳响应值为114mV，传感器的灵敏度也提升为60mV/decade。另外，通过掺杂造孔剂造孔的传感器也表现出了良好的选择性和重复性。综上所述，将刮涂法和掺杂造孔法相结合，成功构筑了高效的三相反应界面，显著提升了三相反应界面的面积，最终有效改善了YSZ基混成电位型NO2气体传感器的气敏特性。关键词：YSZ，

7、混成电位，NO2传感器，三相反应界面，刮涂法IAbstractResearchofmixed-potential-typeYSZ-basedNO2sensorwithporousTPBprocessedwithpore-formersusingcoatingtechniqueInordertoeffectivelydetectandmonitortherapidlyincreasingemissionofnitrogenoxidesgasesfromautomotivevehicles,thehigh-performanceNO2sensorwhichca

8、nbeusedintheon-boarddiagnostics(O