专利名称：一种氧传感器电极、具有该电极的浓差型氧传感器及其制备方法
技术领域：
本发明属于汽车传感器领域，尤其涉及一种用于检测汽车尾气中氧含量的氧传感器。
背景技术：
现代发动机电喷系统中，电子控制供油单元、氧传感器、三元催化器是控制系统的核心。而氧传感器的作用在于实时测定尾气氧浓度，反馈信号到控制系统从而进行发动机喷油量的调节。钼电极是氧传感器陶瓷体敏感元件的重要组成部件之一，在使用温度下，氧气在与钼电极、氧化锆形成的三相界面电极微区发生得失电子的氧化还原反应，氧气在钼电极的催化下变成氧离子，氧离子在氧化锆固体电解质中传递形成离子流，电子在电极及外部电路中传递，从而在外部电路中产生电压和电流信号。因此钼电极兼具氧化还原反应的催化剂和电子传输路径的作用，钼电极催化能力直接影响氧传感器对尾气氧浓度变化的响应灵敏度和信号准确度，增大金属钼、氧化锆固体电解质与氧气之间三相界面的接触面积是提高钼电极催化能力的有效方法。传统的氧传感器电极是将钼粉与氧化锆、氧化铝、氧化铈等陶瓷粉末混合，单层涂覆于已烧结好的氧传感器固体电解质上，复烧成型。该设计和工艺很容易造成电极与固体电解质在复烧过程中因收缩率不一致导致的结合不佳，影响催化效率和氧离子传输，进而导致氧传感器信号测试偏差。复烧工艺，也在一定程度上增加了产品制备的成本。但若采用传统氧传感器电极与固体电解质共烧的工艺，金属钼在较高温度下熔融呈液态，烧结后使电极的孔隙率降低，因此需要通过添加造孔剂增大电极孔隙率，来保证充足的三相界面，但添加造孔剂的方法效果并不理想，三相界面仍较小，不利于催化反应的进行。
发明内容
为了解决现有技术中的氧传感器电极催化能力低，电极与氧化锆固体电解质结合不良及电极与氧化锆固体电解质共烧成型时容易导致电极过烧催化性能降低的问题，本发明提供了一种氧传感器电极、具有该电极的浓差型氧传感器及其制备方法。本发明的氧传感器电极采用双层结构设计，包括催化反应层和集流层，所述集流层包括集流部和引流部，集流部呈网格状形成于催化反应层上，引流部与集流部相连；所述催化反应层和集流部成分包括金属钼和陶瓷体，且催化反应层中金属钼的重量小于陶瓷体的重量，集流部中金属钼的重量大于陶瓷体的重量；所述催化反应层用于在有氧的情况下产生电信号，集流层用于收集催化反应层产生的电信号，并将电信号导出。本发明还提供了一种具有上述电极结构的浓差型氧传感器，包括加热单元、参比气基片、测氧单元，所述测氧单元包括氧化锆固体电解质基体和位于氧化锆固体电解质基体表面的电极，所述电极采用双层结构设计，包括催化反应层和集流层，所述集流层包括集流部和引流部，集流部呈网格状形成于催化反应层上，引流部与集流部相连；所述催化反应层和集流部成分包括金属钼和陶瓷体，且催化反应层中金属钼的重量小于陶瓷体的重量，集流部中金属钼的重量大于陶瓷体的重量；所述催化反应层用于在有氧化还原反应的情况下产生电信号，集流层用于收集催化反应层产生的电信号，并将电信号导出。本发明还提供了一种具有上述电极结构的浓差型氧传感器的制备方法，首先制备加热单元、参比气基片和氧化锆固体电解质基体的生坯，然后配置催化反应层和集流层的浆料，将配置好的催化反应层浆料涂敷于氧化锆固体电解质基体生坯上并烘干和将集流层浆料涂敷于氧化锆固体电解质基体生坯两侧的催化反应层上并烘干得到测氧单元生坯；最后将测氧单元生坯与加热单元和参比气基片的生坯组合，热压、烧结得到本发明的浓差型氧传感器。本发明提供的氧传感器电极其催化反应层中金属钼的重量小于陶瓷体的重量，钼金属粉末均匀分布在催化反应层的陶瓷体中，集流层呈网格状，气体可通过网孔直接与催化反应层接触，为氧气转变为氧离子的氧化还原反应提供了最大化的三相界面，使金属钼、氧化锆和氧气充分接触，提高了金属钼的催化能力及氧离子在固体电解质中的传输效率；集流层相对催化反应层钼含量高，具有良好的电流传导能力；具备本发明电极结构的氧传感器制备方法采用电极与固体电解质共烧成型，催化反应层的钼含量低，本身具有良好的三相界面，在共烧过程中不会出现三相界面的减少，同时集流层的主要作用是电流的收集和传导，高温烧结对其性能的影响较小；由于催化反应层的陶瓷体含量高，催化反应层与氧化锆固体电解质基体共烧成型时收缩率相近结合紧密，不会出现分层、开裂等的现象；本发明的制备方法简化了生产工艺，节约了成本，同时共烧过程中催化反应层的金属钼不会因过烧而导致催化能力下降；本发明的一个实施例中采用本发明氧传感器电极制备的浓差型片式氧传感器响应速率得到明显提高。本发明提供的氧传感器电极可以用作现有各种浓差型氧传感器的电极，例如管式氧传感器、片式氧传感器或宽域型氧传感器等。
图1为本发明片式氧传感器测氧单元的分层示意 图2为本发明片式氧传感器电极集流层俯视 图3为本发明中电极催化反应层微观形貌背散射照片；
图4传统电极表面微观形貌背散射照片；
其中10为催化反应层、20为集流层、21为集流层的集流部、22为集流层的引流部、30为氧化锆固体电解质基体。
具体实施例方式为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。如图1、2所示，本发明提供了一种氧传感器电极，所述电极采用双层结构包括催化反应层10和集流层20，所述集流层包括集流部21和引流部22，集流部呈网格状形成于催化反应层10上，引流部22与集流部21相连，本发明的氧传感器电极形成于氧化锆固体电解质基体30的两侧；所述催化反应层和集流层的集流部成分包括金属钼和陶瓷体，且催化反应层中金属钼的重量小于陶瓷体的重量，集流层中金属钼的重量大于陶瓷体的重量；所述催化反应层用于在有氧化还原反应的情况下产生电信号，集流层用于收集催化反应层产生的电信号，并将电信号导出。所述集流层的引流部成分与集流部相同，也可以用纯金属钼代替，为保证共烧时收缩率相近，结合紧密，所述引流部成分与集流部相同。本发明的氧传感器电极结构，由于集流层的集流部呈网格状，可以使催化反应层通过网孔直接与发动机排出的废气或空气接触，从而发生在钼的催化下氧气转变为氧离子的氧化还原反应。催化反应层采用高陶瓷配比，优选情况下，包括重量百分比5%_10%的金属钼，其余为陶瓷体；金属钼微粒均匀的分布在陶瓷体中，使金属钼、氧化锆和氧气三者充分接触，最大化了三相接触界面，有利于氧化还原反应的进行和氧离子的传输。同时共烧过程中催化反应层与氧化锆固体电解质收缩率相近，结合紧密，不会出现分层开裂等现象。所述催化反应层的陶瓷体成分包括氧化锆、氧化铝和稀土氧化物，以催化反应层陶瓷体的总重量为基准，氧化铝含量占5%-20%，稀土氧化物含量占5%-15%，其余为氧化锆；所述稀土氧化物为氧化铈、氧化铑、氧化镧的混合物；其中氧化铈、氧化铑、氧化镧的重量比为 1:1:1 或 1:1:0.5。本发明的发明人经过大量实验发现，催化反应层的陶瓷体采用上述配方，陶瓷颗粒结合疏松，有利气体透过，保证了金属钼，氧化锆和氧气之间的三相接触界面最大化，有利于氧离子的传输。集流层采用高金属钼配比，包括重量百分比75%_95%的金属钼，其余为陶瓷体；集流层采用高金属钼配比具有较强的电信号的收集和传导能力。所述陶瓷体包括氧化锆、氧化铝、氧化硅、氧化钛和氧化锌，以集流层陶瓷体总重量为基准，氧化锆含量占50%-70%、氧化铝含量占10%-20%，氧化硅含量占10%-20%，氧化钛含量占5%-15%，氧化锌含量占5%-15%。集流层的陶瓷体采用上述配方，共烧过程中使集流层与催化反应层收缩率相近，结合紧密，不会出现变形。由于电极层过厚不利于氧气的扩散和渗透，另外制作过厚的电极层需要原材料多提高了电极的制作成本，过薄又会减少电极的有效体积，影响电极的催化性能。因此为了获得优异的性能同时降低成本，本发明提供的氧传感器电极，催化反应层的厚度为5-50微米，优选为5-10微米；集流层集流部网格线宽度50-150微米，优选80-120微米，厚度5_50微米，优选5-10微米,单一网孔面积0.02-0.08mm2,优选0.02-0.05mm2 ;所述引流部与氧传感器外部电路连接。本发明的氧传感器电极，由于满足三相界面的条件，集流层上也会发生氧气转变为氧离子的氧化还原反应，但相对于催化反应层集流层采用高金属钼配比只能提供有限的三相界面，从而产生的电信号十分微弱，集流层主要起电信号的收集和传导作用。本发明还提供了 一种浓差型氧传感器，从下到上依此包括加热单元、参比气基片、测氧单元，所述测氧单元包括氧化锆固体电解质基体和位于氧化锆固体电解质基体表面的电极，所述电极采用本发明的氧传感器电极制得。所述加热单元包括加热器基片、加热器基片上方的两个绝缘层和夹持于两绝缘层间的加热电极；所述参比气基片上设有参比气通道，所述参比气基片与测氧单元中的内电极(即与空气接触一侧的电极)接触，内电极通过参比气通道与空气接触。为防止浓差型氧传感器的外电极(即与废气接触一侧的电极)被发动机排出的废气腐蚀从而使金属钼的催化性能下降，优选情况下所述浓差型氧传感器的外电极上覆盖有多孔保护层。需要说明的是，本发明提供的氧传感器可以为现有各种浓差型氧传感器，如管式氧传感器、片式氧传感器或宽域氧传感器等，这些氧传感器可以根据实际使用情况含或不含加热单元。本发明以浓差型片式氧传感器为例提供了一种具备本发明电极结构的氧传感器的制备方法，所述方法包括如下步骤。( I)、制备加热单元、参比气基片和氧化锆固体电解质基体的生坯。 首先取一加热器基片，在加热器基片上依此涂敷绝缘层浆料、加热电极浆料、绝缘层浆料，烘干，制得加热单元生坯；
制备参比气基片生还，所述参比气基片生坯上设有参比气通道，所述参比气通道可以采用模具冲型、激光切割等工艺形成；
制备测氧单元的氧化锆固体电解质基体生坯；
在本发明提供的氧传感器加热单元、参比气基片和氧化锆固体电解质基体的生坯的制备方法中，所采用的原料均为现有技术中本领域技术人员公知的各种相应原料。例如，加热器基片、参比气基片和氧化锆固体电解质基体均为氧化锆流延基片，更为优选为氧化钇稳定的氧化锆流延基片，所述加热单元的绝缘层浆料为本领域技术人员公知的氧化铝浆料。(2)、制备测氧单元生坯，具体包括以下步骤。a、分别配置催化反应层浆料和集流层浆料。所述催化反应层浆料包括粉末体系和有机体系，粉末体系含量占整个催化反应层浆料的30-70%，所述粉末体系包括钼粉和陶瓷粉，所述粉末体系采用高陶瓷配比，以粉末体系的重量百分比计，钼粉占粉末体系的5%-10%，其余为陶瓷粉末。催化反应层浆料中陶瓷粉末包括氧化锆、氧化铝以及稀土氧化物粉末，以陶瓷粉末体系的总重量为基准，氧化铝占5%-20%,稀土氧化物占5%-15%，其余为氧化错。所述稀土氧化物粉末为氧化铺、氧化错和氧化镧的混合物，其中氧化铈、氧化铑、氧化镧的重量比为1:1:1或1:1:0.5。所述有机体系包括有机树脂、有机溶剂和第一添加剂；以有机体系总重量计，有机树脂含量占5%-20%，有机溶剂含量占70%-95%，第一添加剂含量占0-10% ;有机树脂为乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛、硝化纤维素中的一种或几种；有机溶剂为柠檬酸二丁酯、萜品醇、丙酸酯中的一种或几种，第一添加剂为流平剂、分散剂、消泡剂和触变剂中的一种或几种。将上述粉末体系和有机体系均匀混合并研磨后即制得本发明的氧传感器电极催化反应层浆料。所述集流层浆料包括粉末体系和有机体系，粉末体系含量占整个集流层浆料的30-70%，所述粉末体系包括钼粉和陶瓷粉，所述粉末体系采用高钼粉配比，以粉末体系的总重量为基准，所述钼粉含量占75%-95%，其余为陶瓷粉末。所述集流层浆料粉末体系中陶瓷粉末包括氧化错、氧化招、氧化娃、氧化钛和氧化锌，以陶瓷粉末总重量计，氧化错占50-70%，氧化铝占10-20%，氧化硅占10-20%，氧化钛占5_15%，氧化锌占5_15%。所述有机体系包括有机树脂、有机溶剂和第一添加剂；以有机体系总重量计，有机树脂含量占5%-20%，有机溶剂含量占70%-95%，第一添加剂含量占0-10% ;有机树脂为乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛、硝化纤维素中的一种或几种；有机溶剂为柠檬酸二丁酯、萜品醇、丙酸酯中的一种或几种，第一添加剂为流平剂、分散剂、消泡剂和触变剂中的一种或几种。将上述粉末体系和有机体系均匀混合并研磨后即制得本发明的氧传感器电极集流层浆料。b、将催化反应层浆料采用丝网印刷的方式涂敷于氧化锆固体电解质基体生坯上并在60-90°C下烘干10-30min ;所述催化反应层可以为任意形状，如方形、圆形、环形或其他几何形状，本发明不做具体规定，其厚度为5-50微米，优选5-10微米。C、将集流层浆料涂敷于催化反应层上并在60_90°C下烘干10_30min ;集流层分为集流部和引流部两部分，集流部呈网格状覆在催化反应层上方，大小、形状与催化反应层相同，集流部网格线宽度50-150微米，优选80-120微米，厚度5_50微米，优选5_10微米，单一网孔面积0.02-0.08mm2，优选0.02-0.05mm2，单一网孔形状可以为方形、圆形或其他几何形状，本发明不做具体规定；弓I流部用于与氧传感器外部电路连通。(3)、从下到上依次将加热单元、参比气基片和测氧单元的生坯叠合，烧结得到本发明的浓差型片式氧传感器，所述烧结为将氧传感器生坯置于空气气氛的高温烧结炉中脱脂烧结，烧结温度1350-1550°C，保温2h-4h，得到电极共烧的氧传感器。优选情况下，本发明的浓差型氧传感器的外电极上设置有一层多孔保护层，所述多孔保护层的材料为本领域技术人员所公知，如氧化铝、铝尖晶石、镁铝尖晶石和氧化锆复合材料等，所述多孔保护层可以与其他氧传感器功能单元共烧成型。以下以浓差型片式氧传感器为具体实施例对本发明进一步详细描述。实施例1。( I)制备片式氧传感器的加热单元、参比气基片和氧化锆固体电解质基体的生坯。( 2 )制备测氧单元生坯。a、电极浆料有机体系配制:取乙基纤维素10g，搅拌加入85g松油醇中，80°C水浴搅拌至完全溶解。将以上乙基纤维素的松油醇溶液冷却至室温后加入分散剂2g、流平剂2g、消泡剂lg，搅拌至完全互溶。b、催化反应层浆料配制:取高纯钼粉7.5g，氧化铝粉末10.5g，氧化铈粉末、氧化铑粉末、氧化镧粉末各lg，氧化锆粉末80g研磨至均匀混合得到催化反应层粉末体系；取催化反应层粉末50g，搅拌加入50g步骤a中制得的有机体系中，三辊研磨2h，用刮板细度计检验浆料粒度I μ m以下，即制得催化反应层浆料。C、集流层浆料配制:取高纯钼粉79g，氧化锆粉末12g，氧化铝粉末3g，氧化硅粉末3g，氧化钛粉末lg，氧化锌粉末Ig研磨至均匀混合得到集流层粉末体系；取集流层粉末50g，搅拌加入50g步骤a中制得的有机体系中，三辊研磨2h，用刮板细度计检验浆料粒度I μπι以下，即制得集流层浆料。d、将步骤b中制得的催化反应层浆料采用丝网印刷的方式涂覆于氧化锆固体电解质基体生坯两侧，70°C烘干20min，然后将步骤c中制得的集流层浆料采用同样的方式分别涂覆在两侧催化反应层上方，70°C烘干20min，即制得测氧单元生坯。(3)、从下到上依此将步骤(I)中制得的加热单元、参比气基片和步骤(2)中制得的测氧单元生坯叠合制得片式氧传感器生坯，将氧传感器生坯置于空气气氛的高温炉中脱脂烧结，烧结温度1450°C，保温2h，得到电极共烧的片式氧传感器。实施例2。(I)采用实施例1步骤(I)中制得的片式氧传感器的加热单元、参比气基片和氧化锆固体电解质基体的生坯。( 2 )制备测氧单元生坯。a、有机体系配制:采用实施例1中a步骤方案配制有机体系。b、催化反应层浆料配制:取高纯钼粉5g，氧化铝粉末5g，氧化铈粉末2g、氧化铑粉末2g、氧化镧粉末各lg，氧化锆粉末85g研磨至均匀混合得到催化反应层粉末体系。取催化反应层粉末30g，搅拌加入70g步骤a制得的有机体系中，三辊研磨2h，用刮板细度计检验浆料粒度I μ m以下，即制得催化反应层浆料。C、集流层浆料配制:取高纯钼粉75g，氧化锆粉末22g，氧化铝粉末lg，氧化硅粉末lg，氧化钛粉末0.5g，氧化锌粉末0.5g研磨至均匀混合的到集流层粉末体系。取集流层粉末30g,搅拌加入70g步骤a中制得的有机体系中，三棍研磨2h,用刮板细度计检验楽；料粒度I μ m以下，即制得集流层浆料。d、将步骤b中制得的催化反应层浆料采用丝网印刷的方式涂覆于氧化锆固体电解质基体生坯两侧，70°C烘干20min，然后将步骤c中制得的集流层浆料采用同样的方式分别涂覆在两侧催化反应层上方，70°C烘干20min，即制得测氧单元生坯。(3)、从下到上依此将步骤(I)中制得的加热单元、参比气基片和步骤(2)中制得的测氧单元生坯叠合制得片式氧传感器生坯，将氧传感器生坯置于空气气氛的高温炉中脱脂烧结，烧结温度1450°C，保温2h，得到电极共烧的片式氧传感器。实施例3。(I)采用实施例1步骤(I)中制得的片式氧传感器的加热单元、参比气基片和氧化锆固体电解质基体的生坯。(2)制备测氧单元生坯。a、有机体系配制:采用实施例1中a步骤方案配制有机体系。b、催化反应层浆料配制:取高纯钼粉10g，氧化铝粉末20g，氧化铈粉末5g、氧化铑粉末5g、氧化镧粉末各5g，氧化锆粉末55g研磨至均匀混合得到催化反应层粉末体系。取催化反应层粉末70g，搅拌加入30g步骤a中制得的有机体系中，三辊研磨2h，用刮板细度计检验衆料粒度I μ m以下，即制得催化反应层衆料。C、集流层浆料配制:取高纯钼粉95g，氧化锆粉末3.6g，氧化铝粉末0.5g，氧化硅粉末0.5g，氧化钛粉末0.2g，氧化锌粉末0.2g研磨至均匀混合得到集流层粉末体系。取集流层粉末30g，搅拌加入70g步骤a中制得的有机体系中，三辊研磨2h，用刮板细度计检验衆料粒度I μ m以下，即制得集流层衆料。d、将将步骤b中制得的催化反应层浆料采用丝网印刷的方式涂覆于氧化锆固体电解质生坯两侧，70°C烘干20min，然后将步骤c中制得的集流层浆料采用同样的方式分别涂覆在两侧催化反应层上方，70°C烘干20min，即制得测氧单元生坯。
(3)、从下到上依此将步骤(I)中制得的加热单元、参比气基片和步骤(2)中制得的测氧单元生坯叠合制得片式氧传感器生坯，将氧传感器生坯置于空气气氛的高温炉中脱脂烧结，烧结温度1450°C，保温2h，得到电极共烧的片式氧传感器。对比例I。(I)采用实施例1步骤(I)中制得的片式氧传感器的加热单元、参比气基片和氧化锆固体电解质基体的生坯。(2)、制备测氧单元生坯。a、有机体系配制:采用实施例1中a步骤方案配制有机体系。b、电极浆料制备:取高纯钼粉80g，氧化锆粉末15g，氧化铝粉末3g，氧化硅粉末
1.5g，氧化钛粉末0.3g，氧化锌粉末0.2g研磨至均匀混合制得电极浆料粉末体系；取电极浆料粉末45g，搅拌加入55g步骤a制得的有机体系中，三辊研磨2h，用刮板细度计检验浆料粒度I μ m以下，即制得传统电极浆料。C、电极制备:将步骤b中制备好的电极浆料采用丝网印刷的方式涂覆于固体电解质生坯上，90°C烘干lOmin，即制得测氧单元生坯。(3)、从下到上依此将步骤(I)中制得的加热单元、参比气基片和步骤(2)中制得的测氧单元生坯叠合制得片式氧传感器生坯，将氧传感器生坯置于空气气氛的高温炉中脱脂烧结，烧结温度1450°C，保温2h，得到电极共烧的片式氧传感器。将以上述实施例和对比例制备的各浓差型片式氧传感器样品置于车载模拟测试设备中，检验氧传感器感应信号。怠速情况下氧传感器预热2min,以氧传感器感应电压300mV-600mV所需时间评价氧传感器响应速率如下表所示。由上表可见，采用本发明氧传感器电极制备得到的样品其响应时间都在90mS以内，较优样品响应时间在75mS以内，较对比例所显示的95-100mS响应时间有明显优势。图3为本发明氧传感器电极催化反应层微观形貌背散射照片，其中高亮部分为分散的金属钼催化中心，周围为陶瓷体。由图可见，金属钼均匀分散在疏松陶瓷体中，最大化了氧化锆-金属钼-氧气三相接触界面，提升了电极催化性能。陶瓷颗粒结合疏松，有利尾气或空气气体透过。图4为传统电极表面微观形貌背散射照片，其中高亮部分为金属钼，黑色部分为气孔和陶瓷体。由图可见，传统电极采用陶瓷体镶嵌在钼主体中，钼同时起到了三相催化界面和电子传输导体的作用。但由于金属钼的烧实，尾气、钼与锆的三相结合界面相对较少，这种现象在电极层厚度分布上更为明显。在厚度方向上，尾气必须先进入电极层中间，才能与内部的钼与锆界面接触，发生反应，这时气体在电极层微孔中的传输速度是整个催化反应的控制步骤，电极层的微孔通孔率、孔径大小和孔曲折度大大影响气体传输速度，进而影响传感器响应速度。
权利要求
1.一种氧传感器电极，其特征在于，包括催化反应层和集流层，所述集流层包括集流部和引流部，集流部呈网格状形成于催化反应层上，引流部与集流部相连；所述催化反应层和集流部的材料包括金属钼和陶瓷体，且催化反应层中金属钼的重量小于陶瓷体的重量，集流部中金属钼的重量大于陶瓷体的重量；所述催化反应层用于在发生氧化还原反应的情况下产生电信号，集流层用于收集催化反应层产生的电信号，并将电信号导出。
2.根据权利要求1所述的氧传感器电极，其特征在于，所述集流层的引流部的成分与集流部成分相同。
3.根据权利要求1所述的氧传感器电极，其特征在于，所述催化反应层中金属钼占催化反应层重量百分比的5-10wt%，其余为陶瓷体。
4.根据权利要求3所述的氧传感器电极，其特征在于，所述催化反应层的陶瓷体成分包括氧化锆、氧化铝和稀土氧化物，以催化反应层陶瓷体的总重量为基准，氧化铝含量占5-20wt%,稀土氧化物含量占5-15wt%，其余为氧化锆。
5.根据权利要求4所述的氧传感器电极，其特征在于，所述稀土氧化物为氧化铈、氧化错和氧化镧的混合物；其中氧化铺、氧化错、氧化镧的重量比为1:1:1或1:1:0.5。
6.根据权利要求2所述的氧传感器电极，其特征在于，所述集流层的成分包括金属钼和陶瓷体，其中金属钼占集流层重量百分比的75-95wt%的，其余为陶瓷体。
7.根据权利要求6所述的氧传感器电极，其特征在于，所述集流层的陶瓷体包括氧化锆、氧化铝、氧化硅、氧化钛和氧化锌，以集流层陶瓷体总重量为基准，氧化锆含量占50-70wt%、氧化铝含量占10-20wt%，氧化硅含量占10-20wt%，氧化钛含量占5_15wt%，氧化锌含量占5-15wt%。
8.根据权利要求1所述的氧传感器电极，其特征在于，所述催化反应层的厚度为5-50微米。
9.根据权利要求1所述的氧传感器电极，其特征在于，所述集流层集流部大小、形状与催化反应层相同，集流部网格线宽度为50-150微米，厚度为5-50微米，单一网孔面积为0.02-0.0Smm2 ;所述引流部与氧传感器外部电路连接。
10.一种浓差型氧传感器，所述浓差型氧传感器包括加热单元、参比气基片、测氧单元，所述测氧单元包括氧化锆固体电解质基体和位于氧化锆固体电解质基体表面的电极，其特征在于，所述电极为权利要求1-9中任意一项所述的电极。
11.一种如权利要求10所述的浓差型氧传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)、制备加热单元、参比气基片和氧化锆固体电解质基体的生坯； (2)、制备测氧单元生坯，具体步骤如下: a、分别配置催化反应层浆料和集流层浆料； b、将催化反应层浆料涂敷于氧化锆固体电解质基体生坯两侧并烘干； C、将集流层浆料涂敷于氧化锆固体电解质基体生坯两侧的催化反应层上并烘干得到测氧单元生坯； (3)、将步骤(2)中制备的测氧单元生坯与步骤(I)中制备的加热单元和参比气基片的生坯组合，烧结后得到本发明的浓差型氧传感器。
12.根据权利要求11所述的浓差型氧传感器的制备方法，其特征在于，所述催化反应层浆料包括粉末体系和有机体系，粉末体系含量占整个催化反应层浆料的30-70wt%，所述粉末体系包括钼粉和陶瓷粉末，以粉末体系的总重量为基准，钼粉占粉末体系的5-10wt%，其余为陶瓷粉末。
13.根据权利要求12所述的浓差型氧传感器的制备方法，其特征在于，所述催化反应层浆料中陶瓷粉末包括氧化锆、氧化铝以及稀土氧化物粉末，以陶瓷粉末体系的总重量为基准，氧化铝占5-20wt%，稀土氧化物占5-15wt%，其余为氧化锆。
14.根据权利要求13所述的浓差型氧传感器的制备方法，其特征在于，所述稀土氧化物为氧化铈、氧化铑、氧化镧的混合物；其中氧化铈、氧化铑、氧化镧的重量比为1:1:1或I:1:0.5。
15.根据权利要求11所述的浓差型氧传感器的制备方法，其特征在于，所述集流层浆料包括粉末体系和有机体系，粉末体系含量占整个集流层浆料的30-70wt%，所述粉末体系包括钼粉和陶瓷粉，以粉末体系的总重量为基准，所述钼粉含量占75-95wt%，其余为陶瓷粉末。
16.根据权利要求15所述的浓差型氧传感器的制备方法，所述集流层浆料粉末体系中陶瓷粉末包括氧化错、氧化招、氧化娃、氧化钛和氧化锌，以陶瓷粉末总重量计，氧化错占50-70wt%，氧化铝占10-20wt%，氧化硅占10-20wt%，氧化钛占5_15wt%，氧化锌占5_15wt%。
17.根据权利要求12或15所述的浓差型浓差型氧传感器的制备方法，其特征在于所述有机体系包括有机树脂、有机溶剂和第一添加剂；以有机体系总重量计，有机树脂含量占5-20wt%，有机溶剂含量占70-95wt%，第一添加剂含量占0-10wt% ;有机树脂为乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛、硝化纤维素中的一种或几种；有机溶剂为柠檬酸二丁酯、萜品醇、丙酸酯中的一种或几种，第一添加剂为流平剂、分散剂、消泡剂和触变剂中的一种或几种。
全文摘要
本发明提供了一种氧传感器电极，所述电极具有双层结构，包括催化反应层和集流层；催化反应层采用高陶瓷配比，铂粉均匀分布在陶瓷粉体中，使氧化锆、铂粉、氧气之间的三相界面最大化；集流层采用高金属铂配比，具有良好的导电能力；具有本发明电极的氧传感器可以采用电极与固体电解质共烧成型工艺，节约生产成本，且电极的催化反应层与固体电解质结合紧密，不会出现分层、开裂现象，催化反应层中铂粉不会因过烧而减少三相界面导致催化性能下降。
文档编号G01N27/409GK103185738SQ20111044319
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者刘梦辉, 徐斌, 向其军 申请人:比亚迪股份有限公司