zro氣敏陶瓷摻雜優(yōu)化設(shè)計zro氣敏陶瓷摻雜優(yōu)化設(shè)計

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1、山東大學(xué)畢業(yè)論文摘要本文在ZrO2－Y2O3二元體系中添加第三組元，構(gòu)成三元系統(tǒng)。相對與氧化鋯二元系統(tǒng)，其氣敏性以及導(dǎo)電性等一系列性能均有明顯的提高，較之氧化鋯二元系統(tǒng)具有更強的適用性和市場競爭性。立足于氧傳感器的研究，通過摻雜1％－5mol％Al2O3或1%－6mol％Al，以凝膠注模方法制取坯體，通過對成品的電性能的測試，其比電阻隨測試溫度的變化是非線性的。隨溫度的升高氧離子的激活能降低，因而引起躍遷幾率增加，同時還有一些本征空位也參與氧離子的傳輸，從而隨著溫度的增加使得通過ZrO2固體電解質(zhì)中的氧離子數(shù)目增加，電阻在較低溫情況下迅速下降，電導(dǎo)率上升。在摻雜

2、量為3mol%Al2O3時，其電導(dǎo)率最高，當摻雜量高于這一數(shù)值時，其電導(dǎo)率下降。利用X－Ray衍射研究了氧化鋯氣敏材料的晶格常數(shù)，衍射強度等性能，對成品的性能進行解釋。關(guān)鍵詞：YSZ；氣敏陶瓷；導(dǎo)電性；Al2O325山東大學(xué)畢業(yè)論文Abstract:Thepaperisaimedaddingthethirdelementintothe－Y2O3binarysystem.Comparingwiththebinarysystem,thegassensitivityandconductivityareadvancedgreatly,thustheapplication

3、isenlargedandthecompetitionincreased.ThenewmateriAlwhichisbasedonoxide-sensor,dopedwith1％－5mol％,1%－6mol％AlgainsitsgreenbodybyGel-casting.Throughthetestingoffinishedproduct,withthechangeoftemperaturetheelectricresistanceisbecomingnon-liner.Thereasonisthatwiththetemperatureincreasing,t

4、heactivityenergyofdecreases,thetransitionprobabilityraises,atthesametime,somedummybitsareengagedinthetransitionofoxygenion.Sowiththeincrementoftemperature,theamountofoxygenioninZrO2solidelectrolytegrowsgreatly,theelectricresistancefalldownatlowtemperature，buttheelectricconductivityin

5、creases.WhenthedopingamountofAl2O3is3mol%,theconductivityismaximum,buttheconductivityreduceswiththeamountbecominglarger.TheperformancesuchaslatticeparameterandthestrengthofinflectionofthenewmateriAlistestedbyXRD,aimingatexplainingthepropertiesofthisproduct.Keyword:YSZ；gassensitivecer

6、amic；conductivity；Al2O325山東大學(xué)畢業(yè)論文第一章緒論1.1研究背景隨著各種固體電解質(zhì)材料的不斷研制與性能的提高，固體電解質(zhì)的種類日增多，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴大。固體電解質(zhì)材料有很多，如氧化鋯，氧化鈦等，其對氣體的敏感性也不盡相同。大多數(shù)材料只對某一種氣體比較敏感，有時當一種材料中添加一些其它的摻雜物，卻會改變其原來的性質(zhì)，而對另一種氣體敏感。眾多固體電解質(zhì)中，研究較為成熟的ZrO2固體電解質(zhì)，由于具有測量精確度高、響應(yīng)時間短、測量范圍廣、無需基準參比氣體以及可直接以電壓（或電流）形式輸出等特點，廣泛用于金屬熔體中的含氧量、空氣分離產(chǎn)物中的含氧

7、量、窯爐和煙道氣中的含氧量測量，以及金屬熱處理爐中氣氛控制、內(nèi)燃機的空氣燃料比控制，以及醫(yī)療、保健、衛(wèi)生、食品、藥材、環(huán)保、計量等方面用于氧濃度的測量與欠氧報警等農(nóng)業(yè)及民用場合。氣敏陶瓷是指其電阻隨周圍環(huán)境的氣氛而變化，可代替人鼻的一類陶瓷[1]氣敏陶瓷材料種類很多，目前用得較多的有SnO2，γ-Fe2O3，α-Fe2O3，ZnO，WO3，ZrO2,TiO2以及許多復(fù)合氧化物系統(tǒng)的陶瓷材料。氣敏陶瓷可分為半導(dǎo)體式和固體電解質(zhì)兩大類1.2氧化鋯氣敏陶瓷導(dǎo)電機理ZrO2氣敏陶瓷材料由于等摻雜物離子代替了基體中的位置，而在基體中產(chǎn)生了Roch—Wagner缺陷－氧空位

8、。高溫下，當氧以離子形式