传感器的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及顯2传感器技术领域，尤其是一种新型钨酸铋的NO 2传感器的制备方法，它采用固相法制备钨酸铋粉体，再以该粉体为敏感电极制备叽传感器。
【背景技术】
[0002]随着经济和现代工业化的发展，伴随而来的环境污染问题也越来越严重。空气污染如雾霾现象日益频繁出现全国各地，尤其是在大型城市较为严重，其原因之一便是汽车尾气排放导致；随着汽车保有量逐年递增，NOx排放总量随之增加。此外，这一问题在我国更为突出。高性能的NOx传感器是燃油汽车的节能减排的关键技术，也是与氧传感器相媲美的重要车载气体传感器之一。汽车尾气监控用于NOx传感器的研宄已有较长的时间，然而由于使用环境非常苛刻，高温、高湿以及干扰气体的存在，因此要求汽车尾气监控的NOx传感器既要有良好的敏感特性，还要在苛刻的环境下具有良好的稳定性和可靠性。改善方法:探索新组成/结构的敏感电极材料，优化器电极材料的微结构。采用具有层状结构的钨酸铋材料，通过烧结温度来改变钨酸铋的粒径，由此改变堆积孔的大小，随着烧结温度变高，钨酸铋的粒径随之增大，堆积孔也变大，NOx便可以快速通过电极层达到三相反应界面，从而有利于灵敏度的提尚。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种钨酸铋材料的NO2传感器的制备方法，该方法采用一种新型的层状钨酸铋材料为敏感电极材料，制备了片式NO2传感器；所制得的传感器在500°C尚温下，响应良好，灵敏度尚。
[0004]实现本发明目的的具体技术方案是:
一种钨酸铋材料的感器的制备方法包括以下具体步骤:
a)化合物Bi2WO6的制备
i)取Bi (NO3)3*5H20溶于水中，形成A溶液；取Na2WO4.2? O溶于氨水中，形成B溶液，在磁力搅拌条件下，将A溶液逐滴加入到B溶液中，形成均匀的悬浮液；其中，Bi (NO3)3.5H20与Na2WO4.2? O物质的量之比为2:1 ;A、B溶液浓度均为0.5mol/L ；
ii)向步骤i )得到的悬浮液中逐滴加入lmol/L的NaOH，控制pH值为9_10，同时进行高速搅拌，然后将得到的溶液装入具有聚四氟乙烯衬里的水热釜中，180°C条件下水热反应 10-14h ；
iii)将步骤ii)反应后的溶液自然冷却、抽滤、大量水、乙醇洗涤数次并在80°C下干燥l-2h，得到化合物812胃06粉体；
b)化合物Bi2W2O9的制备
i)按照物质的量之比为1:2称取Bi2O3和WO 3粉体，并将两种粉体研磨充分，形成混合物；
ii)将步骤i)所得的混合物放入高温炉中，在空气中800°C煅烧48h，得到8121209粉体；
c)化合物Bi2WO6、化合物Bi2W2Oi^v体的研磨
采用球磨方式分别对步骤a)、步骤b)得到的粉体进行研磨，研磨时间为8-16h，
d)钨酸铋材料的NO2传感器制备
i )取尺寸IcmXlcmX0.03cm的氧化锆(8YSZ)流延片作基板，通过丝网印刷将铂浆印在裁好的流延片的正反两面，置于50-80°C烘箱中烘0.5-lh ;将铂引线通过铂浆粘结在铂电极上，放入50-80°C的烘箱中烘0.5-lh ；
ii)将步骤d)中i)的基板进行14000C _1450°C烧结l_2h ；
iii)采用丝网印刷技术将步骤c)经研磨的Bi2W2O9粉体或Bi2W06粉体涂在步骤d)中
ii)所得的基板上，自然晾干后，将其置于马弗炉800°C煅烧2h，自然降温后取出，得到所述钨酸铋材料的NOdf感器。
[0005]本发明以8YSZ稳定氧化锆作基板，采用层状的钨酸铋材料为敏感电极材料，成功地制备了片式感器。在高温下，该传感器响应良好，灵敏度高。
【附图说明】
[0006]图1为本发明实施例得到的钨酸铋粉体的XRD谱图，图中(a)为Bi2WO6, (b)为Bi2W2O9;
图2为本发明实施例得到的钨酸铋粉体的SEM图，图中(a)为Bi2WO6, (b)为Bi2W2O9; 图3为本发明实施例1得到的NO2传感器器件示意图；
图4为本发明实施例得到的NO2传感器的电动势与NO 2浓度的关系图。
【具体实施方式】
[0007]以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
[0008]实施例1
a )采用水热法制备Bi2WO6
i)取6.95g的Bi (NO3)3* 5H20溶于28.6mL去离子水中，搅拌、溶解，记为A溶液；
ii)取2.36g的Na2WO4.2H20溶于14.33mL氨水中溶解，记为B溶液；在磁力搅拌条件下，将A溶液逐滴加入到B溶液中，形成均匀的悬浮液。
[0009]iii )向步骤ii )中的悬浮液逐滴加入lmol/L的NaOH，控制pH值为9.5，同时进行高速搅拌。然后将溶液装入具有聚四氟乙烯衬里的水热釜中，180 °0条件下水热反应12h0
[0010]iv )将步骤iii)反应后的溶液自然冷却、抽滤、大量水、乙醇洗涤数次并在80°C下干燥lh，得到钨酸铋粉体Bi2W06。
[0011]b)将得到的粉体进行球磨8h。
[0012]c)钨酸铋材料的NO2传感器制备
i )取尺寸IcmXlcmX0.03cm的氧化锆(8YSZ)流延片作基板，通过丝网印刷将铂浆印在裁好的流延片的正反两面，置于80°C烘箱中烘0.5h ;将铂引线通过铂浆粘结在铂电极上，放入80 0C的烘箱中烘0.5h。
[0013]ii )将步骤i )的基板进行1400 °C烧结2h。
[0014]iii)采用丝网印刷技术将步骤b)经球磨的钨酸铋粉体(Bi2WO6)涂在步骤c)中ii )所得的氧化锆(8YSZ)基板上，自然晾干后，将其置于马弗炉800°C煅烧2h，自然降温后取出，得到的即是所述钨酸铋材料的感器。
[0015]d )得到的感器在工作温度为500 °C时，对30-500ppmN0 2的灵敏度达到35.76mV/decade。响应时间 90s。
[0016]实施例2
a)米用固相法制备Bi2W2O9
i )按照物质的量之比为1:2称取Bi2O3和WO3粉体均为2.5g，并将两种粉体研磨充分。
[0017]ii )将步骤i )所得的混合物放入高温炉中，在空气中800°C煅烧48h，得到Bi2W2O9粉体；
iii)将得到的粉体进行球磨16h。
[0018]b)钨酸铋材料的NO2传感器制备
i )取尺寸IcmXlcmX0.03cm的氧化锆(8YSZ)流延片作基板，通过丝网印刷将铂浆印在裁好的流延片的正反两面，置于80°C烘箱中烘0.5h ;将铂引线通过铂浆粘结在铂电极上，放入80 0C的烘箱中烘0.5h。
[0019]ii )将步骤i )的基板进行1400 °C烧结2h。
[0020]iii)采用丝网印刷技术将步骤a)经球磨的Bi2W2O9粉体涂在步骤b)中ii )所得的氧化锆(8YSZ)基片上，自然晾干后，将其置于马弗炉800°C煅烧2h，自然降温后取出，得到的即是所述钨酸铋材料的感器。
[0021 ] c )得到的NOJf感器在工作温度为500 °C时，对30-500ppmN0 2的灵敏度达到53.24mV/decade。响应时间 48s。
【主权项】
1.一种钨酸铋材料的NO2传感器的制备方法，其特征在于该方法包括以下具体步骤: a)化合物Bi2WO6粉体的制备 i)取Bi (NO3)3* 5H20溶于去离子水中，形成A溶液；取Na2WO4.2? O溶于氨水中，形成B溶液，在磁力搅拌条件下，将A溶液逐滴加入到B溶液中，形成均匀的悬浮液；其中，Bi (NO3) 3.5H20与Na2WO4.2? O物质的量之比为2:1 ;A、B溶液浓度均为0.5mol/L ； ii)向步骤i )得到的悬浮液中逐滴加入lmol/L的NaOH，控制pH值为9_10，同时进行高速搅拌，然后将得到的溶液装入具有聚四氟乙烯衬里的水热釜中，180°C条件下水热反应 10-14h ； iii)将步骤ii)反应后的溶液自然冷却、抽滤、大量水、乙醇洗涤数次并在80°C下干燥l-2h，得到化合物812胃06粉体； b)化合物Bi2W2O9粉体的制备 i)按照物质的量之比为1:2称取Bi2O3和WO 3粉体，并将两种粉体研磨充分，形成混合物； ii)将步骤i)所得的混合物放入高温炉中，在空气中800°C煅烧48h，得到8121209粉体； c)化合物Bi2WO6、化合物Bi2W2Oi^v体的研磨 采用球磨方式分别对步骤a)、步骤b)得到的粉体进行研磨，研磨时间为8-16h; d)钨酸铋材料的NO2传感器制备 i )取尺寸IcmX lcmX0.03cm的氧化错流延片作基板，通过丝网印刷将钼楽印在裁好的流延片的正反两面，置于50-80°C烘箱中烘0.5-lh;将铂引线通过铂浆粘结在铂电极上，放入50-80°C的烘箱中烘0.5-lh ； ii)将步骤d)中i)的基板进行14000C _1450°C烧结l_2h ； iii)采用丝网印刷技术将步骤c)经研磨的Bi2W2O9粉体或Bi2W06粉体涂在步骤d)中ii)所得的基板上，自然晾干后，将其置于马弗炉800°C煅烧2h，自然降温后取出，得到所述钨酸铋材料的NOdf感器。
【专利摘要】本发明公开了一种钨酸铋材料的NO2传感器的制备方法，该方法以氧化锆(简称8YSZ)作基板，层状的钨酸铋(Bi2WO6或Bi2W2O9)材料为敏感电极材料，通过丝网印刷技术制备了片式NO2传感器。本发明制备的传感器具有结构简单，高灵敏度，良好的选择性，快速的响应恢复速度以及很好的化学稳定性和热稳定性，在汽车尾气监控领域有着潜在的重要应用，具有很好的发展前景。
【IPC分类】G01N27-407
【公开号】CN104807866
【申请号】CN201510062575
【发明人】李强, 吴莲莲, 冯涛, 夏金峰, 张艳艳, 史王艳, 杨薇, 郑慧萍, 郑晓红, 王丹丹
【申请人】华东师范大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年2月6日