含Pt保护层对氧传感器性能的影响研究

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ＰＥＮＧＺｉ，ＸＩＥＧｕａｎｇ — ｙｕａｎ，ＳＨＩＬｉａｎｇ，ＨＵＡＮＧＨａｉ－ｑｉｎ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈｎａ４３００８１，Ｃｈｉｎａ）
４３００８１）（武汉科技大学材料与冶金学院，湖北武汉
摘要：响应时间和使用寿命是氧传感器最重要的两个指标。依据电化学原理选用氧化锆和Ｐｔ做主要材料的保护层，使其成为催化三相界面载体和反应区。通过氧传感器特性曲线分析表明，新保护层减小扩散阻碍作用对电极性能的影
ｔｈｅｍａｉｎｌ￣ａｃｔｉｏｎａｒｅａ，ｈａｔｔｒｅｄｕｃｅｄｇｓａｄｉｆｕｓｉｏｎｂａｒｒｉｅｒｅｆｆｅｃｔｏｎｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｅｆｏｒｒｍａｎｃｅｃａｕｓｅｄｂｙｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｌａｙｅｒ．Ｔｈｅｒｅｂｙｉｔｉｍ—
０引言
图１是一种典型的氧传感器工艺结构图，试验依照此结构
氧传感器是汽车电喷系统的核心组件，主要用于监测汽车尾气中的氧含量。氧传感器的响应时间和寿命直接影响燃油效率和汽车尾气污染物的排放。影响传感器响应时间和寿命的主要因素有：加热电阻、电极和保护层等。其中加热电阻和
电极对响应时间的影响具有局限性，现在的研究也比较成熟。
制作氧传感器样品。保护层的厚度、孔隙率、孔径大小等都
能影响保护层的性能，该实验室已经做过大量研究，文中主要侧重于含ｎ保护层电化学性能上的提升。试验先依据表Ｉ的方案制作２种保护层浆料。然后在２＃和３＃样品印刷上要求厚度为３０ｍ的保护层。其中ｌ＃样品作为２撑和３＃样品的对比，不印刷保护层。样品在１４００℃ 以上烧结后制成最终的平板式氧传感器传感器芯片。表１试验方案
２０１３焦
仪表技术与传感器
ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＳｅｎｓｏｒ
２０１３
Ｎｏ．３
第３期
含Ｐｔ保护层对氧传感器性能的影响研究
彭梓，谢光远，石亮，黄海琴
响，从而提高氧传感器的反应速度和寿命。
关键词：氧传感器；ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电化学；三相界面
中图分类号：ＴＰ２１２．６
文献标识码：Ａ
文章编号：１００２—１８４１（２０１３）０３— ００９３— ０３
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＩｎｌｕｆｅｎｃｅｏｆＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＬａｙｅｒｗｉｔｈＰｔｏｎＯｘｙｇｅｎＳｅｎｓｏｒ
ｚｉｒｃｏｎｉａｎｄａＰｔａｓｍａｉｎｍａｔｅｉａｒｌｂｓｅａｄｏｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｉｒｎｃｉｐｌｅ，ｍａｄｅｉｔｂｅｃｏｍｅｃａｔａｌｙｔｉｃｔｈｒｅｅ — ｐｈａｓｅｉｎｔｅｆｒａｃｅｃａｒｒｉｅｒａｎｄ
ｐｒｏｖｅｓｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｓｐｅｅｄａｎｄｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｏｆｔｈｅｏｘｙｇｅｎｓｅｎｓｏｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｘｙｇｅｎｓｅｎｓｏｒ；ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ；ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｉｎｔｅｆａｒｃｅ
保护层是附着在电极上的多孔陶瓷涂层，过去的研究则多从保护层强度和孔隙调整方向进行，改进的效果有限。
文中依据电化学原理上对保护层进行重新设计，选用氧化
锆和Ｐｔ做材料，使保护层成为催化载体，从而缩短了氧的扩散路径，减小了保护层扩散阻碍作用对电极的影响，从而提高的
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｓｐｏｎｓｅｔｉｍｅａｎｄｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅａｒｅｈｅｔｔｗｏｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｄｅｘｅｓｏｆｏｘｙｇｅｎｓｅｎｓｏｒ．Ｔｈｅｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｌａｙｅｒｓｅｌｅｃｔｅｄ