[发明专利]氧化锆基NOx传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化锆基NOx传感器及其制备方法，具体涉及一种用于通过电化学交流阻抗测试方法测试NOx浓度的传感器及其制备方法。 

技术背景

随着我国城镇化进程的加速，化石燃料消耗迅速增加，很多的有毒、有害的气体被释放到大气中污染环境，其中最典型的一类，就是NOx气体，它不仅会导致光化学烟雾以及酸雨、破坏臭氧层，还会对人类的呼吸系统产生副作用，出现脱发、喉咙发炎、视力受损、呼吸系统抵抗力下降等症状。因此氮氧化物减排被列为环境保护的要求之一。减少NOx气体排放的关键技术就是通过对NOx气体进行准确的测量进而控制燃烧过程和脱硝装置，降低NOx排放。目前，NOx测试的技术主要有基于电化学原理的NOx测试技术和红外光谱测试技术。其中红外光谱技术虽可测试NOx气体的浓度，但是由于测试仪器体积较大，难以实现在线实时测试。 

目前基于电化学原理进行测试的NOx传感器类型有：采用直流技术的电动势型NOx传感器和电流型NOx传感器，这两种传感器各有其特点。但是也有不足之处，如电流型的NOx传感器当NOx的浓度很低的时候，电流强度可能是纳安，这时对传感器后处理的电路的要求就很高了；采用电动势型的NOx传感器时，其长期使用的可靠性不足。 

针对这种情况，本发明提出采用测试交流阻抗相位角的技术测试低浓度NOx的氧化锆基NOx传感器。 

发明内容

本发明涉及一种用于NOx浓度测量控制的传感器，尤其是涉及一种采用交流阻抗方法测试NOx浓度的传感器及其制备方法。本发明所要解决的 技术问题是提供一种采用交流阻抗方法测试NOx浓度的传感器及其制备方法，本发明制备的传感器具有更低浓度检测功能，且制备工艺简单，能够降低生产成本，节约资源。 

一方面，本发明提供一种氧化锆基NOx传感器，所述传感器包括：加热器、敏感体和Pt引线； 

其中，所述加热器是由氧化铝基片和Pt加热体组成；所述敏感体设置在绝缘层上、由Pt引线、氧化锆层和金丝组成。 

在本发明一个实施方式中，所述氧化铝基片的厚度为0.3～0.5mm。 

在本发明一个实施方式中，所述氧化锆层的厚度为0.01～0.1mm。 

在本发明一个实施方式中，所述金丝的直径为0.2～0.5mm。 

另一方面，本发明提供一种制备本发明所述氧化锆基NOx传感器的方法，所述方法包括： 

(1)提供第一和第二氧化铝基片； 

(2)在第一氧化铝基片的表面上印刷Pt加热体； 

(3)在第二氧化铝基片的表面上印刷第一和第二Pt引线； 

(4)将第一和第二氧化铝基片叠层共烧，提供加热器； 

(5)在第一Pt引线的一段上涂覆氧化锆泥浆，烘干，并在1000～1200℃下烧结1～4小时； 

(6)在氧化铝/氧化锆的表面缠绕金丝； 

(7)在金丝/氧化锆表面涂覆氧化锆泥浆，烘干，并在1000～1200℃下烧结1～4小时； 

(8)在金丝和第二Pt引线表面涂覆金泥浆，烘干，并在700～1000℃下烧结1～4小时。 

在本发明优选的实施方式中，采用厚膜丝网印刷在第一氧化锆基片的表面上印刷Pt加热体。 

在本发明优选的实施方式中，所述第一Pt引线的一段上的氧化锆泥浆烘干后在1150～1250℃下烧结1～2小时。 

在本发明优选的实施方式中，在氧化铝/氧化锆的表面缠绕金丝5～7周。 

在本发明优选的实施方式中，所述金丝/氧化锆表面涂覆的氧化锆泥浆烘 干后在1150～1250℃下烧结1～2小时。 

在本发明优选的实施方式中，在金丝和第二Pt引线表面上涂覆的金泥浆烘干后800～900℃下烧结1～2小时。 

具体的说，本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种采用交流阻抗方法测试NOx浓度的传感器，包括加热器、敏感体，所述的加热器由加热体和绝缘层构成。本发明NOx传感器工作时外加10～50mV的工作电压VW和2-5v的加热电压VH，可检测NOx浓度范围为0～500ppm，响应时间小于2秒，适用于较低NOx浓度的检测。 

附图说明

图1是本发明一个实施方式中氧化锆基NOx传感器的示意图。 

图2是本发明一个实施方式中氧化锆基NOx传感器的结构示意图。 

其中，1为氧化锆，2为金丝，3为氧化锆，4为Pt引线，5为氧化铝，6为Pt加热体，7为氧化铝，8为Pt引脚。