基于ysz的混成电位型高性能车载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：2013512053密级：公开研吉林大学硕士学位论文（学术学位）基于YSZ的混成电位型高性能车载NO2传感器的研究Theresearchofthehigh-performanceYSZ-basedmixed-potential-typeNO2sensorusingforautomobile作者姓名：孙睿泽专业：微电子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：孙彦峰副教授培养单位：电子科学与工程学院2016年6月基于ＹＳＺ的混成电位型高性能车载Ｎ０２传感器的研究＾Ｔｈｅ－－ｉｅｓｅａｒｃｈｏｆ化ｅｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒ

2、ｍａｎｃｅＹＳＺｂａｓｅｄ－ｍｘｅｄ－ｅＮ０２ｓｅｎｓｏｒｉｐｏｔｅｎｔｉａｌｔｙｐｕｓｉｎｆｏ「ａｕｔｏｍｏｂＮｅｇ作者姓名：孙眷泽专业名称：微电子与固体电子学指导教师：孙彦峰学位类别：理学硕±５答辩日期：年月含日｜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，均不得対本论文的全部或部分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±）学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本

3、人在指导教师的指导下，独立进行研巧工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内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己在文中，均Ｗ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。学位论文作者签名：身Ｖ羣舜曰期＾／４；以年（月个曰摘要基于YSZ的混成电位型高性能车载NO2传感器的研究本文研究以钇稳定氧化锆(YSZ)为基板的混成电位型高性能车载NO2传感器。通过喷砂法构筑高性能三相界面以及溶胶-凝胶法制备高性能、高催化活性的MoO3-In2O3敏感电极材料的策略以提高混成电位型NO2传感器的气

4、敏性能。本文研究方向分为以下三个部分：首先，利用喷砂法制备高效三相界面，通过喷砂加工方法对市售YSZ基板进行处理，通过改变SiC沙粒粒径改变YSZ表面粗糙度结构。利用粗糙度仪和扫描电子显微镜（SEM）对喷砂处理的基板进行表征。结果表明，喷砂加工方法可以显著提升YSZ基板表面粗糙度，且基板粗糙度随喷砂粒径增大而提升，传感器性能也随基板粗糙度增加而提升，利用80μm碳化硅沙粒处理的基板和NiO敏感电极所制作的传感器对NO2具有最好的敏感特性。在850℃的工作温度下，该传感器对NO2的灵敏度可以达到58mv/decade。其次，开发高催化活性敏感电极材料，利用溶胶-凝胶法合成In2O3与MoO

5、3复合材料。通过MoO3含量的改变来调整提高传感器敏感性能。试验结果表明，当MoO3含量摩尔比为5%时，传感器具有最好的灵敏特性，利用该材料与未经喷砂处理的YSZ基板制成的传感器，在10-200ppmNO2范围内灵敏度可达59mv/decade，同时具有良好的选择性和响应恢复特性。最后，利用复阻抗曲线测试、极化曲线分析及氧分压测试等方法验证该类型传感器的敏感机理符合混成电位理论。综上所述，本文通过高性能三相界面的构建、新型敏感电极材料的探索等增感策略，提高了混成电位型固体电解质传感器的传感性能，优化了对NO2的敏感特性。关键词：YSZ，喷砂法，混成电位，溶胶-凝胶法，三相界面ⅠAbstr

6、actTheresearchofthehigh-performanceYSZ-basedmixed-potential-typeNO2sensorusingforautomobileThispaperfocusesonthegassensingpropertiesofYSZ-basedmixed-potential-typeNO2sensorusingforautomobile.High-performancethree-phaseboundarywasattainedbysand-blastingtechnologywhichcouldgenerateporousstructureon

7、YSZ-substrate.Thesensingperformancewasalsoenhancedbynew-typesensitiveelectrodematerials.Theresearchincludesthreeaspects:Firstly,tofabrichigh-performancethree-phaseboundary,sand-blastingtechnologywasappliedtoprocesstheY