氮氧化物传感器用铂金电极浆料及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种氮氧化物传感器用铂金电极浆料，其特征在于，包含下列组成成分且各组成成分的质量百分比为：有机载体15～25％；二氧化锆1～5％；造孔剂1～5％；超细金粉0.1～1％；超细铂粉50～65％，本发明氮氧化物传感器用铂金电极浆料能实现贵金属电极与氧化锆陶瓷基体共烧，对NO2的分解具有很好的催化作用并且不分解NO，十分具有实用性。本发明还提供上述氮氧化物传感器用铂金电极浆料的制备方法，过程简单易行，有利于工业化生产，适于大规模推广应用。
【专利说明】氮氧化物传感器用铂金电极浆料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电极浆料及其制造方法，特别涉及钼金电极浆料及其制造方法， 具体是指一种氧化锆基氮氧化物传感器用钼金电极浆料及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 为了保护环境和提高燃料利用率，我国从2000年起开始强制使用电子喷射装置。 如今，选择性催化还原系统（SCR系统）这一技术已经成为解决柴油机排放污染的主流。其 中，SCR中最重要的一个元器件就是氮氧化物传感器，它可以检测柴油机的氮氧化物的排 量，并反馈给ECU，使经过SCR系统后的氮氧化物的排量满足国际标准的要求。研制能够实 现精确快速的测量氮氧化物的含量，从而满足柴油机排放控制要求的氮氧化物传感器已经 势在必行。
[0003] 氧化锆基氮氧化物传感器是以5YSZ (掺杂5% mol氧化钇的氧化锆）为基体，复 合了浓差电池型和电化学电流型氧传感器的基本原理，在电极的催化作用下，将对氮氧化 物的测量转化为对氧气的测量。传感器芯片中有两个气体室，第一气体室中有一个泵氧电 极，该电极与外侧的电极形成一个回路，在一定的电压下，将第一气体室中大部分氧气泵到 外面，使第一气体室氧气的浓度保持在一个比较低的浓度，并把尾气中二氧化氮转化为一 氧化氮，反应方程式为：2N0 2 - 2N0+02，该电极为非活化电极；第二气体室中有一个辅助电 极（也为非活化电极）除去多余的氧气，使氧气保持在一个极低的浓度，并继续把尾气中 二氧化氮转化为一氧化氮，一个测量电极（活化电极）用来催化还原N0,反应方程式为： 2N0 - N2+02，检测分解产生的氧气浓度，从而可以计算出氮氧化物的含量。
[0004] 由于纯Pt不仅对N02有催化分解能力，同时还能催化分解N0。很容易造成氮氧化 物含量的测量不准，所以，在第一气体室中，为了使电极只分解N0 2，而不分解N0,需要降低 Pt的催化能力。在国内还没见过该电极的相关专利。
[0005] 为了使传感器对氮氧化物的含量测量更为精确，一种降低Pt的催化能力，够使电 极只分解N0 2，不分解N0的电极浆料是十分必要的。
【发明内容】
[0006] 本发明的一个目的是为了弥补上述缺陷，提供一种能实现贵金属电极与氧化锆陶 瓷基体共烧，对N0 2的分解具有很好的催化作用并且不分解N0的氮氧化物传感器用钼金电 极楽料。
[0007] 为了实现上述目的，本发明提供了一种氮氧化物传感器用钼金电极浆料，钼金电 极浆料由以下原料按照质量百分比制备而成：
[0008] 有机载体15?25%，二氧化锆1?5%，造孔剂1?5%，超细金粉0· 1?1%， 50?65 %超细钼粉。
[0009] 较佳地，超细金粉为微米级，粒径分布在1. 0?1. 5 μ m ;
[0010] 较佳地，超细钼粉为纳米级，粒径分布在100?200nm ;
[0011] 较佳地，造孔剂为胶体石墨，为微米级，粒径分布在1?2 μ m ;
[0012] 较佳地，二氧化锆为5% mol氧化钇掺杂的氧化锆（5YSZ)，颗粒度为100 μ m，比表 面积为8m2/g。
[0013] 较佳地，有机载体的成分及含量为：65?85%溶剂，5?10%乙基纤维素，1?5% 聚乙二醇。
[0014] 更佳地，有机溶剂选用松油醇或松节油或邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多种。
[0015] 本发明的有益效果具体在于：提供了一种氮氧化物传感器用钼金电极浆料，本发 明电极浆料由贵金属粉体，有机载体和添加剂等原料配制加工而成。其中：金属粉体在电 极中起催化导电作用，金属钼对氧分子转化成氧离子具有催化作用，由于金是惰性金属，它 的加入必然会降低钼的催化活性，所以金属金对N0的分解具有抑制作用；有机载体起分散 作用，使浆料呈一种比较稳定的悬浮体，可以较长时间放置而不产生沉淀，主要由醇类、小 分子树脂来充当。在丝网印刷时，改变有机载体的成分就可以改变电极浆料的干燥、烧结性 能，高温烧结后附着力好，对二氧化氮分解的催化作用非常好，同时又不分解N0,十分具有 实用性，能够提高传感器的精确度。
[0016] 本发明的氮氧化物传感器用钼金电极浆料，在氮氧化物传感器非活化电极中添加 一定量的金粉，降低了 Pt对N0的分解，又没有影响泵氧的能力。同时在电极中加入造孔剂 和二氧化锆，增大了电极的三相界面长度，提高了催化泵氧能力，实现贵金属电极与基体氧 化锆的共烧，大大的提高了贵金属与基体之间的附着力。
[0017] 本发明另一个目的是提供了上述氮氧化物传感器用钼金电极浆料的制备方法，步 骤如下：
[0018] 步骤一：按以下方法配制有机载体，将溶剂（松油醇、松节油或邻苯二甲酸二丁酯 中的一种或几种）按照有机载体总重量的65?85%进行称重放置在烧杯中，将乙基纤维素 按有机载体总重量的5?10%加入溶剂中，将烧杯密封放置在恒温水浴锅中加热到70°C， 搅拌均匀直至乙基纤维素完全溶解；然后将聚乙二醇按照有机载体总重量的1?5%加入 上述配制的好的溶液中，然后搅拌均匀，无需过滤，存储备用；
[0019] 步骤二：称重有机载体15?25g置于容器中，然后将胶体石墨1?5g，二氧化锆 1?5g，超细金粉0. 1?lg，超细钼粉50?65g -次加入容器中，每加入一种要充分搅拌分 散均匀，然后在摆震球磨机上球磨2?4小时，去除团聚颗粒，得到分散均匀粘度适中的浆 料。
[0020] 本发明氮氧化物传感器用钼金电极浆料的制备方法，过程简单易行，有利于工业 化生产，适于大规模推广应用。
【具体实施方式】
[0021] 为了能够更清楚地理解本发明的技术内容,特举以下实施例详细说明。
[0022] 实施例1
[0023] -种氮氧化物传感器用钼金电极浆料（100g)，含有如下成分：
[0024] 超细金粉为微米级，平均粒径分布在1. 0 μ m，超细金粉为球形；
[0025] 超细钼粉为纳米级，粒径分布在100nm，超细钼粉为球形；
[0026] 造孔剂为胶体石墨，为微米级，粒径分布在1. 2 μ m ;二氧化锆为5% mol氧化钇掺 杂的氧化锆（5YSZ)，颗粒度为100 μ m，比表面积为8m2/g。
[0027] 浆料的制备：
[0028] 步骤一：有机载体的配制（100g):
[0029] 称量乙基纤维素10g，松油醇70g，邻苯二甲酸二丁酯5g。先将有机溶剂（松油醇 70g，邻苯二甲酸二丁酯5g)倒入烧杯中，再将乙基纤维素10g倒入烧杯中，将烧杯密封放 置于水浴槽中加热到70°C，搅拌均匀直至乙基纤维素完全溶解；称量聚乙二醇5g倒入烧杯 中，将烧杯密封放置于水浴槽中加热到70°C，搅拌均匀至溶液透明，然后存储备用；
[0030] 步骤二：楽料的配制（l〇〇g)
[0031] 称取超细钼粉64.9g，超细金粉0. lg，二氧化锆5g，胶体石墨5g，有机载体25g，按 照先后顺序将有机载体，胶体石墨，二氧化锆，超细金粉，超细钼粉加入球磨罐中，在摆震球 磨机上球磨2h,得钼金电极楽料。
[0032] 浆料性能
[0033] 固含量：70土0· 5%
[0034] 粘度：33Pa. s (旋转式粘度计 NDJ ?79, 25°C，10rpm)
[0035] 膜电阻：45ι?Ω/□/1〇μπι
[0036] 附着强度：>13MPa
[0037] 烧结温度：1500°C
[0038] 实施例2
[0039] -种氮氧化物传感器用钼金电极浆料（100g)，含有如下成分：
[0040] 超细金粉为微米级，平均粒径分布在1. 0 μ m，超细金粉为球形；
[0041] 超细钼粉为纳米级，粒径分布在200nm，超细钼粉为球形；
[0042] 造孔剂为胶体石墨，为微米级，粒径分布在1. 2 μ m ;
[0043] 二氧化锆为5% mol氧化钇掺杂的氧化锆（5YSZ)，颗粒度为100 μ m，比表面积为 8m2/g〇
[0044] 浆料的制备：
[0045] 步骤一：有机载体的配制（100g):
[0046] 称量乙基纤维素7g，松油醇60g，松节油10g，邻苯二甲酸二丁酯8g，先将有机溶剂 (松油醇60g，松节油10g，邻苯二甲酸二丁酯8g)倒入烧杯中，将乙基纤维素7g倒入烧杯 中，将烧杯密封放置于水浴槽中加热到70°C，搅拌均匀直至乙基纤维素完全溶解；称量聚 乙二醇5g倒入烧杯中，将烧杯密封放置于水浴槽中加热到70°C，搅拌均匀至溶液透明，然 后存储备用；
[0047] 步骤二：楽料的配制（100g)
[0048] 称取超细钼粉64. 5g，超细金粉0. 5g，二氧化锆8g，胶体石墨2g，有机载体25g，按 照先后顺序将有机载体，胶体石墨，二氧化锆，超细金粉，超细钼粉加入球磨罐中，在摆震球 磨机上球磨2h,得钼金电极楽料。
[0049] 浆料性能
[0050] 固含量：72土0· 5%
[0051] 粘度：40Pa. s (旋转式粘度计 NDJ ?79, 25°C，10rpm)
[0052] 膜电阻：50ηιΩ / □/10 μ m
[0053] 附着强度：>13MPa
[0054] 烧结温度：1500°C
[0055] 实施例3
[0056] -种氮氧化物传感器用钼金电极楽料（100g)，含有如下成分：
[0057] 超细金粉为微米级，平均粒径分布在1. 0 μ m，超细金粉为球形；
[0058] 超细钼粉为纳米级，粒径分布在200nm，超细钼粉为球形；
[0059] 造孔剂为胶体石墨，为微米级，粒径分布在1. 2 μ m ;
[0060] 二氧化锆为5% mol氧化钇掺杂的氧化锆（5YSZ)，颗粒度为100 μ m，比表面积为 8m2/g〇
[0061] 浆料的制备：
[0062] 步骤一：有机载体的配制（100g):
[0063] 称量乙基纤维素5g，松油醇45g，松节油30g，邻苯二甲酸二丁酯5g，先将有机溶剂 (松油醇45g，松节油30g，邻苯二甲酸二丁酯5g)倒入烧杯中，将乙基纤维素5g倒入烧杯 中，将烧杯密封放置于水浴槽中加热到70°C，搅拌均匀直至乙基纤维素完全溶解；称量聚 乙二醇5g倒入烧杯中，将烧杯密封放置于水浴槽中加热到70°C，搅拌均匀至溶液透明，然 后存储备用；
[0064] 步骤二：楽料的配制（100g)
[0065] 称取超细钼粉64. 5g，超细金粉0. 5g，二氧化锆8g，胶体石墨2g，有机载体25g，按 照先后顺序将有机载体，胶体石墨，二氧化锆，超细金粉，超细钼粉加入球磨罐中，在摆震球 磨机上球磨2h,得钼金电极楽料。
[0066] 浆料性能
[0067] 固含量：73土0· 5%
[0068] 粘度：42Pa. s (旋转式粘度计 NDJ ?79, 25°C，10rpm)
[0069] 膜电阻：50ηιΩ / □/10 μ m
[0070] 附着强度：>13MPa
[0071] 烧结温度：1500°C
[0072] 实施例4
[0073] -种氮氧化物传感器用钼金电极浆料（100g)，含有如下成分：
[0074] 超细金粉为微米级，平均粒径分布在1. 0 μ m，超细金粉为球形；
[0075] 超细钼粉为纳米级，粒径分布在200nm，超细钼粉为球形；
[0076] 造孔剂为胶体石墨，为微米级，粒径分布在1. 2 μ m ;
[0077] 二氧化锆为5% mol氧化钇掺杂的氧化锆（5YSZ)，颗粒度为100 μ m，比表面积为 8m2/g〇
[0078] 浆料的制备：
[0079] 步骤一：有机载体的配制（100g):
[〇〇8〇] 称量乙基纤维素5g，松节油70g，邻苯二甲酸二丁酯10g，先将有机溶剂（松节油 70g，邻苯二甲酸二丁酯10g)倒入烧杯中，将乙基纤维素5g倒入烧杯中，将烧杯密封放置于 水浴槽中加热到70°C，搅拌均匀直至乙基纤维素完全溶解；称量聚乙二醇5g倒入烧杯中， 将烧杯密封放置于水浴槽中加热到70°C，搅拌均匀至溶液透明，然后存储备用；
【权利要求】
1. 一种氮氧化物传感器用钼金电极浆料，其特征在于，包含下列组成成分且各组成成 分的质量百分比为： 有机载体15 ~ 25%; 二氧化拾1 ~ 5%; 造孔剂1 ~ 5%; 超细金粉0.1 ~ 1%; 超细粕粉50 ~ 65%。
2. 根据权利要求1所述的氮氧化物传感器用钼金电极浆料，其特征在于，所述的超细 金粉为微米级，粒径分布在1. 〇?1. 5 μ m。
3. 根据权利要求1所述的氮氧化物传感器用钼金电极浆料，其特征在于，所述的超细 钼粉为纳米级，粒径分布在100?200nm。
4. 根据权利要求1所述的氮氧化物传感器用钼金电极浆料，其特征在于，所述的造孔 剂为胶体石墨，为微米级，粒径分布在1?2 μ m。
5. 根据权利要求1所述的氮氧化物传感器用钼金电极浆料，其特征在于，所述的二氧 化锆为总量5% mol氧化钇掺杂的氧化锆，颗粒度为100 μ m，比表面积为8m2/g。
6. 根据权利要求1所述的氮氧化物传感器用钼金电极浆料，其特征在于，所述的有机 载体包含下列组成成分且各组成成分的质量百分比为： 65?85%溶剂； 5?10%增稠剂； 1?5%聚乙二醇。
7. 根据权利要求6所述的氮氧化物传感器用钼金电极浆料，其特征在于，所述溶剂为 松油醇、松节油以及邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多种。
8. 根据权利要求6所述的氮氧化物传感器用钼金电极浆料，其特征在于，所述增稠剂 为乙基纤维素。
9. 一种权利要求1?8所述任一的氮氧化物传感器用钼金电极浆料的制备方法，步骤 如下： 步骤一：按以下方法配制有机载体，将溶剂按照有机载体总重量的65?85%进行称重 放置在烧杯中，将乙基纤维素按有机载体总重量的5?10%加入溶剂中，将烧杯密封放置 在恒温水浴锅中加热到70°C，搅拌均匀直至乙基纤维素完全溶解，然后将聚乙二醇按照有 机载体总重量的1?5%加入上述配制的好的溶液中，然后搅拌均匀，无需过滤，存储备用； 步骤二：称重有机载体15?25g置于容器中，然后将胶体石墨1?5g，二氧化锫1? 5g，超细金粉0. 1?lg，超细钼粉50?65g依次加入容器中，每加入一种要充分搅拌分散均 匀，然后在摆震球磨机上球磨2?4小时，去除团聚颗粒，得到分散均匀粘度适中的浆料。
【文档编号】G01N27/30GK104062338SQ201410312387
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】韩庆, 王广平, 王红勤, 王峥, 陈晓青 申请人:东风电子科技股份有限公司