[发明专利]一种钙钛矿固体电解质电流型NO2传感器及其制备方法

摘要

本发明涉及一种钙钛矿固体电解质电流型NO₂传感器及其制备方法，包括由钛酸铋钠Na_0.5+xBi_0.5TiO₃材料制得的致密陶瓷片NBT固体电解质基层、分别烧结在NBT固体电解质基层两侧的多孔CuO正电极及Pt负电极；所述多孔CuO正电极和Pt负电极上均涂覆有少量铂浆层并引出Pt丝用于连接电源正负极。本发明材料成本较低、制备工艺简单、性能稳定、工作温度较低。

主权项

1.一种钙钛矿固体电解质电流型NO₂传感器，其特征在于：包括由钛酸铋钠Na_0.5+xBi_0.5TiO₃材料制得的致密陶瓷片钛酸铋钠Na_0.5+xBi_0.5TiO₃固体电解质基层、分别烧结在钛酸铋钠Na_0.5+xBi_0.5TiO₃固体电解质基层两侧的多孔CuO正电极及Pt负电极；所述多孔CuO正电极和Pt负电极上均涂覆有少量铂浆层并引出Pt丝用于连接电源正负极；其中，所述钙钛矿固体电解质电流型NO₂传感器的制备方法包括以下步骤：步骤S1：使用粉末压片机将钛酸铋钠Na_0.5+xBi_0.5TiO₃粉末压成直径为8mm，厚度2‑3mm的圆片；步骤S2：使用等静压机在280‑300MPa压力下给步骤S1中得到的圆片进行二次加压，使之更加致密，得到电解质基片；步骤S3:将电解质基片在1150℃左右热处理2h得到致密电解质基片；步骤S4：在步骤S3得到的致密电解质基片一侧涂含有碳粉、松油醇和乙基纤维素的CuO敏感电极浆料，在800℃温度下热处理3h在致密电解质基片的一侧得到多孔CuO正电极；步骤S5：在步骤S3得到的致密电解质基片的另一侧涂覆含松油醇、乙基纤维素的Pt参比电极浆料，在800℃温度下热处理10min得到另一侧的Pt负电极；步骤S6：使用上述Pt浆料将两根适当长度的Pt丝分别连接到电解质基片的正电极侧和负电极侧，并在800℃热处理10min得到钙钛矿固体电解质电流型NO₂传感器成品；其中，钛酸铋钠Na_0.5+xBi_0.5TiO₃粉末的制备方法具体包括以下步骤：步骤S11：按化学计量比称取硝酸钠、硝酸铋、钛酸四丁酯、柠檬酸，配制浓度为10‑15％的稀硝酸；步骤S12：将硝酸钠加入适量蒸馏水中溶解，将硝酸铋加入适量稀硝酸溶解，向钛酸四丁酯中加入适量乙醇获得钛酸四丁酯的乙醇溶液，将三种盐溶液混合得到澄清混合盐溶液；步骤S13：将柠檬酸加入到盛有适量蒸馏水的烧杯中，加入磁子，在60‑80℃温度下磁力搅拌0.5h；步骤S14:向柠檬酸水溶液中加入氨水调节pH值为7‑9，接着将混合盐溶液缓慢加入到柠檬酸水溶液中，在80℃温度下磁力搅拌10h左右得到粘稠溶胶；步骤S15：将装有溶胶的烧杯转移到烘箱中，150℃处理24h得到黑色鼓泡状干凝胶；步骤S16：将干凝胶压碎，于270℃处理10h得到棕色粉末；步骤S17：将棕色粉末置于坩埚中，在700℃热处理2h得到淡黄色钛酸铋钠Na_0.5+xBi_0.5TiO₃粉末。