氮氧化物傳感器用鉑金電極漿料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種氮氧化物傳感器用鉑金電極漿料，其特征在于，包含下列組成成分且各組成成分的質(zhì)量百分比為：有機(jī)載體15～25％；二氧化鋯1～5％；造孔劑1～5％；超細(xì)金粉0.1～1％；超細(xì)鉑粉50～65％，本發(fā)明氮氧化物傳感器用鉑金電極漿料能實(shí)現(xiàn)貴金屬電極與氧化鋯陶瓷基體共燒，對(duì)NO2的分解具有很好的催化作用并且不分解NO，十分具有實(shí)用性。本發(fā)明還提供上述氮氧化物傳感器用鉑金電極漿料的制備方法，過(guò)程簡(jiǎn)單易行，有利于工業(yè)化生產(chǎn)，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】氮氧化物傳感器用鉑金電極漿料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電極漿料及其制造方法，特別涉及鉬金電極漿料及其制造方法， 具體是指一種氧化鋯基氮氧化物傳感器用鉬金電極漿料及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 為了保護(hù)環(huán)境和提高燃料利用率，我國(guó)從2000年起開(kāi)始強(qiáng)制使用電子噴射裝置。 如今，選擇性催化還原系統(tǒng)（SCR系統(tǒng)）這一技術(shù)已經(jīng)成為解決柴油機(jī)排放污染的主流。其 中，SCR中最重要的一個(gè)元器件就是氮氧化物傳感器，它可以檢測(cè)柴油機(jī)的氮氧化物的排 量，并反饋給ECU，使經(jīng)過(guò)SCR系統(tǒng)后的氮氧化物的排量滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的要求。研制能夠?qū)?現(xiàn)精確快速的測(cè)量氮氧化物的含量，從而滿足柴油機(jī)排放控制要求的氮氧化物傳感器已經(jīng) 勢(shì)在必行。
[0003] 氧化鋯基氮氧化物傳感器是以5YSZ (摻雜5% mol氧化釔的氧化鋯）為基體，復(fù) 合了濃差電池型和電化學(xué)電流型氧傳感器的基本原理，在電極的催化作用下，將對(duì)氮氧化 物的測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)氧氣的測(cè)量。傳感器芯片中有兩個(gè)氣體室，第一氣體室中有一個(gè)泵氧電 極，該電極與外側(cè)的電極形成一個(gè)回路，在一定的電壓下，將第一氣體室中大部分氧氣泵到 外面，使第一氣體室氧氣的濃度保持在一個(gè)比較低的濃度，并把尾氣中二氧化氮轉(zhuǎn)化為一 氧化氮，反應(yīng)方程式為：2N0 2 - 2N0+02，該電極為非活化電極；第二氣體室中有一個(gè)輔助電 極（也為非活化電極）除去多余的氧氣，使氧氣保持在一個(gè)極低的濃度，并繼續(xù)把尾氣中 二氧化氮轉(zhuǎn)化為一氧化氮，一個(gè)測(cè)量電極（活化電極）用來(lái)催化還原N0,反應(yīng)方程式為： 2N0 - N2+02，檢測(cè)分解產(chǎn)生的氧氣濃度，從而可以計(jì)算出氮氧化物的含量。
[0004] 由于純Pt不僅對(duì)N02有催化分解能力，同時(shí)還能催化分解N0。很容易造成氮氧化 物含量的測(cè)量不準(zhǔn)，所以，在第一氣體室中，為了使電極只分解N0 2，而不分解N0,需要降低 Pt的催化能力。在國(guó)內(nèi)還沒(méi)見(jiàn)過(guò)該電極的相關(guān)專利。
[0005] 為了使傳感器對(duì)氮氧化物的含量測(cè)量更為精確，一種降低Pt的催化能力，夠使電 極只分解N0 2，不分解N0的電極漿料是十分必要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的一個(gè)目的是為了彌補(bǔ)上述缺陷，提供一種能實(shí)現(xiàn)貴金屬電極與氧化鋯陶 瓷基體共燒，對(duì)N0 2的分解具有很好的催化作用并且不分解N0的氮氧化物傳感器用鉬金電 極楽料。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種氮氧化物傳感器用鉬金電極漿料，鉬金電 極漿料由以下原料按照質(zhì)量百分比制備而成：
[0008] 有機(jī)載體15?25%，二氧化鋯1?5%，造孔劑1?5%，超細(xì)金粉0· 1?1%， 50?65 %超細(xì)鉬粉。
[0009] 較佳地，超細(xì)金粉為微米級(jí)，粒徑分布在1. 0?1. 5 μ m ;
[0010] 較佳地，超細(xì)鉬粉為納米級(jí)，粒徑分布在100?200nm ;
[0011] 較佳地，造孔劑為膠體石墨，為微米級(jí)，粒徑分布在1?2 μ m ;
[0012] 較佳地，二氧化鋯為5% mol氧化釔摻雜的氧化鋯（5YSZ)，顆粒度為100 μ m，比表 面積為8m2/g。
[0013] 較佳地，有機(jī)載體的成分及含量為：65?85%溶劑，5?10%乙基纖維素，1?5% 聚乙二醇。
[0014] 更佳地，有機(jī)溶劑選用松油醇或松節(jié)油或鄰苯二甲酸二丁酯中的一種或多種。
[0015] 本發(fā)明的有益效果具體在于：提供了一種氮氧化物傳感器用鉬金電極漿料，本發(fā) 明電極漿料由貴金屬粉體，有機(jī)載體和添加劑等原料配制加工而成。其中：金屬粉體在電 極中起催化導(dǎo)電作用，金屬鉬對(duì)氧分子轉(zhuǎn)化成氧離子具有催化作用，由于金是惰性金屬，它 的加入必然會(huì)降低鉬的催化活性，所以金屬金對(duì)N0的分解具有抑制作用；有機(jī)載體起分散 作用，使?jié){料呈一種比較穩(wěn)定的懸浮體，可以較長(zhǎng)時(shí)間放置而不產(chǎn)生沉淀，主要由醇類、小 分子樹(shù)脂來(lái)充當(dāng)。在絲網(wǎng)印刷時(shí)，改變有機(jī)載體的成分就可以改變電極漿料的干燥、燒結(jié)性 能，高溫?zé)Y(jié)后附著力好，對(duì)二氧化氮分解的催化作用非常好，同時(shí)又不分解N0,十分具有 實(shí)用性，能夠提高傳感器的精確度。
[0016] 本發(fā)明的氮氧化物傳感器用鉬金電極漿料，在氮氧化物傳感器非活化電極中添加 一定量的金粉，降低了 Pt對(duì)N0的分解，又沒(méi)有影響泵氧的能力。同時(shí)在電極中加入造孔劑 和二氧化鋯，增大了電極的三相界面長(zhǎng)度，提高了催化泵氧能力，實(shí)現(xiàn)貴金屬電極與基體氧 化鋯的共燒，大大的提高了貴金屬與基體之間的附著力。
[0017] 本發(fā)明另一個(gè)目的是提供了上述氮氧化物傳感器用鉬金電極漿料的制備方法，步 驟如下：
[0018] 步驟一：按以下方法配制有機(jī)載體，將溶劑（松油醇、松節(jié)油或鄰苯二甲酸二丁酯 中的一種或幾種）按照有機(jī)載體總重量的65?85%進(jìn)行稱重放置在燒杯中，將乙基纖維素 按有機(jī)載體總重量的5?10%加入溶劑中，將燒杯密封放置在恒溫水浴鍋中加熱到70°C， 攪拌均勻直至乙基纖維素完全溶解；然后將聚乙二醇按照有機(jī)載體總重量的1?5%加入 上述配制的好的溶液中，然后攪拌均勻，無(wú)需過(guò)濾，存儲(chǔ)備用；
[0019] 步驟二：稱重有機(jī)載體15?25g置于容器中，然后將膠體石墨1?5g，二氧化鋯 1?5g，超細(xì)金粉0. 1?lg，超細(xì)鉬粉50?65g -次加入容器中，每加入一種要充分?jǐn)嚢璺?散均勻，然后在擺震球磨機(jī)上球磨2?4小時(shí)，去除團(tuán)聚顆粒，得到分散均勻粘度適中的漿 料。
[0020] 本發(fā)明氮氧化物傳感器用鉬金電極漿料的制備方法，過(guò)程簡(jiǎn)單易行，有利于工業(yè) 化生產(chǎn)，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容,特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明。
[0022] 實(shí)施例1
[0023] -種氮氧化物傳感器用鉬金電極漿料（100g)，含有如下成分：
[0024] 超細(xì)金粉為微米級(jí)，平均粒徑分布在1. 0 μ m，超細(xì)金粉為球形；
[0025] 超細(xì)鉬粉為納米級(jí)，粒徑分布在100nm，超細(xì)鉬粉為球形；
[0026] 造孔劑為膠體石墨，為微米級(jí)，粒徑分布在1. 2 μ m ;二氧化鋯為5% mol氧化釔摻 雜的氧化鋯（5YSZ)，顆粒度為100 μ m，比表面積為8m2/g。
[0027] 漿料的制備：
[0028] 步驟一：有機(jī)載體的配制（100g):
[0029] 稱量乙基纖維素10g，松油醇70g，鄰苯二甲酸二丁酯5g。先將有機(jī)溶劑（松油醇 70g，鄰苯二甲酸二丁酯5g)倒入燒杯中，再將乙基纖維素10g倒入燒杯中，將燒杯密封放 置于水浴槽中加熱到70°C，攪拌均勻直至乙基纖維素完全溶解；稱量聚乙二醇5g倒入燒杯 中，將燒杯密封放置于水浴槽中加熱到70°C，攪拌均勻至溶液透明，然后存儲(chǔ)備用；
[0030] 步驟二：楽料的配制（l〇〇g)
[0031] 稱取超細(xì)鉬粉64.9g，超細(xì)金粉0. lg，二氧化鋯5g，膠體石墨5g，有機(jī)載體25g，按 照先后順序?qū)⒂袡C(jī)載體，膠體石墨，二氧化鋯，超細(xì)金粉，超細(xì)鉬粉加入球磨罐中，在擺震球 磨機(jī)上球磨2h,得鉬金電極楽料。
[0032] 漿料性能
[0033] 固含量：70土0· 5%
[0034] 粘度：33Pa. s (旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì) NDJ ?79, 25°C，10rpm)
[0035] 膜電阻：45ι?Ω/□/1〇μπι
[0036] 附著強(qiáng)度：>13MPa
[0037] 燒結(jié)溫度：1500°C
[0038] 實(shí)施例2
[0039] -種氮氧化物傳感器用鉬金電極漿料（100g)，含有如下成分：
[0040] 超細(xì)金粉為微米級(jí)，平均粒徑分布在1. 0 μ m，超細(xì)金粉為球形；
[0041] 超細(xì)鉬粉為納米級(jí)，粒徑分布在200nm，超細(xì)鉬粉為球形；
[0042] 造孔劑為膠體石墨，為微米級(jí)，粒徑分布在1. 2 μ m ;
[0043] 二氧化鋯為5% mol氧化釔摻雜的氧化鋯（5YSZ)，顆粒度為100 μ m，比表面積為 8m2/g〇
[0044] 漿料的制備：
[0045] 步驟一：有機(jī)載體的配制（100g):
[0046] 稱量乙基纖維素7g，松油醇60g，松節(jié)油10g，鄰苯二甲酸二丁酯8g，先將有機(jī)溶劑 (松油醇60g，松節(jié)油10g，鄰苯二甲酸二丁酯8g)倒入燒杯中，將乙基纖維素7g倒入燒杯 中，將燒杯密封放置于水浴槽中加熱到70°C，攪拌均勻直至乙基纖維素完全溶解；稱量聚 乙二醇5g倒入燒杯中，將燒杯密封放置于水浴槽中加熱到70°C，攪拌均勻至溶液透明，然 后存儲(chǔ)備用；
[0047] 步驟二：楽料的配制（100g)
[0048] 稱取超細(xì)鉬粉64. 5g，超細(xì)金粉0. 5g，二氧化鋯8g，膠體石墨2g，有機(jī)載體25g，按 照先后順序?qū)⒂袡C(jī)載體，膠體石墨，二氧化鋯，超細(xì)金粉，超細(xì)鉬粉加入球磨罐中，在擺震球 磨機(jī)上球磨2h,得鉬金電極楽料。
[0049] 漿料性能
[0050] 固含量：72土0· 5%
[0051] 粘度：40Pa. s (旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì) NDJ ?79, 25°C，10rpm)
[0052] 膜電阻：50ηιΩ / □/10 μ m
[0053] 附著強(qiáng)度：>13MPa
[0054] 燒結(jié)溫度：1500°C
[0055] 實(shí)施例3
[0056] -種氮氧化物傳感器用鉬金電極楽料（100g)，含有如下成分：
[0057] 超細(xì)金粉為微米級(jí)，平均粒徑分布在1. 0 μ m，超細(xì)金粉為球形；
[0058] 超細(xì)鉬粉為納米級(jí)，粒徑分布在200nm，超細(xì)鉬粉為球形；
[0059] 造孔劑為膠體石墨，為微米級(jí)，粒徑分布在1. 2 μ m ;
[0060] 二氧化鋯為5% mol氧化釔摻雜的氧化鋯（5YSZ)，顆粒度為100 μ m，比表面積為 8m2/g〇
[0061] 漿料的制備：
[0062] 步驟一：有機(jī)載體的配制（100g):
[0063] 稱量乙基纖維素5g，松油醇45g，松節(jié)油30g，鄰苯二甲酸二丁酯5g，先將有機(jī)溶劑 (松油醇45g，松節(jié)油30g，鄰苯二甲酸二丁酯5g)倒入燒杯中，將乙基纖維素5g倒入燒杯 中，將燒杯密封放置于水浴槽中加熱到70°C，攪拌均勻直至乙基纖維素完全溶解；稱量聚 乙二醇5g倒入燒杯中，將燒杯密封放置于水浴槽中加熱到70°C，攪拌均勻至溶液透明，然 后存儲(chǔ)備用；
[0064] 步驟二：楽料的配制（100g)
[0065] 稱取超細(xì)鉬粉64. 5g，超細(xì)金粉0. 5g，二氧化鋯8g，膠體石墨2g，有機(jī)載體25g，按 照先后順序?qū)⒂袡C(jī)載體，膠體石墨，二氧化鋯，超細(xì)金粉，超細(xì)鉬粉加入球磨罐中，在擺震球 磨機(jī)上球磨2h,得鉬金電極楽料。
[0066] 漿料性能
[0067] 固含量：73土0· 5%
[0068] 粘度：42Pa. s (旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì) NDJ ?79, 25°C，10rpm)
[0069] 膜電阻：50ηιΩ / □/10 μ m
[0070] 附著強(qiáng)度：>13MPa
[0071] 燒結(jié)溫度：1500°C
[0072] 實(shí)施例4
[0073] -種氮氧化物傳感器用鉬金電極漿料（100g)，含有如下成分：
[0074] 超細(xì)金粉為微米級(jí)，平均粒徑分布在1. 0 μ m，超細(xì)金粉為球形；
[0075] 超細(xì)鉬粉為納米級(jí)，粒徑分布在200nm，超細(xì)鉬粉為球形；
[0076] 造孔劑為膠體石墨，為微米級(jí)，粒徑分布在1. 2 μ m ;
[0077] 二氧化鋯為5% mol氧化釔摻雜的氧化鋯（5YSZ)，顆粒度為100 μ m，比表面積為 8m2/g〇
[0078] 漿料的制備：
[0079] 步驟一：有機(jī)載體的配制（100g):
[〇〇8〇] 稱量乙基纖維素5g，松節(jié)油70g，鄰苯二甲酸二丁酯10g，先將有機(jī)溶劑（松節(jié)油 70g，鄰苯二甲酸二丁酯10g)倒入燒杯中，將乙基纖維素5g倒入燒杯中，將燒杯密封放置于 水浴槽中加熱到70°C，攪拌均勻直至乙基纖維素完全溶解；稱量聚乙二醇5g倒入燒杯中， 將燒杯密封放置于水浴槽中加熱到70°C，攪拌均勻至溶液透明，然后存儲(chǔ)備用；
【權(quán)利要求】
1. 一種氮氧化物傳感器用鉬金電極漿料，其特征在于，包含下列組成成分且各組成成 分的質(zhì)量百分比為： 有機(jī)載體15 ~ 25%; 二氧化拾1 ~ 5%; 造孔劑1 ~ 5%; 超細(xì)金粉0.1 ~ 1%; 超細(xì)粕粉50 ~ 65%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮氧化物傳感器用鉬金電極漿料，其特征在于，所述的超細(xì) 金粉為微米級(jí)，粒徑分布在1. 〇?1. 5 μ m。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮氧化物傳感器用鉬金電極漿料，其特征在于，所述的超細(xì) 鉬粉為納米級(jí)，粒徑分布在100?200nm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮氧化物傳感器用鉬金電極漿料，其特征在于，所述的造孔 劑為膠體石墨，為微米級(jí)，粒徑分布在1?2 μ m。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮氧化物傳感器用鉬金電極漿料，其特征在于，所述的二氧 化鋯為總量5% mol氧化釔摻雜的氧化鋯，顆粒度為100 μ m，比表面積為8m2/g。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮氧化物傳感器用鉬金電極漿料，其特征在于，所述的有機(jī) 載體包含下列組成成分且各組成成分的質(zhì)量百分比為： 65?85%溶劑； 5?10%增稠劑； 1?5%聚乙二醇。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的氮氧化物傳感器用鉬金電極漿料，其特征在于，所述溶劑為 松油醇、松節(jié)油以及鄰苯二甲酸二丁酯中的一種或多種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的氮氧化物傳感器用鉬金電極漿料，其特征在于，所述增稠劑 為乙基纖維素。
9. 一種權(quán)利要求1?8所述任一的氮氧化物傳感器用鉬金電極漿料的制備方法，步驟 如下： 步驟一：按以下方法配制有機(jī)載體，將溶劑按照有機(jī)載體總重量的65?85%進(jìn)行稱重 放置在燒杯中，將乙基纖維素按有機(jī)載體總重量的5?10%加入溶劑中，將燒杯密封放置 在恒溫水浴鍋中加熱到70°C，攪拌均勻直至乙基纖維素完全溶解，然后將聚乙二醇按照有 機(jī)載體總重量的1?5%加入上述配制的好的溶液中，然后攪拌均勻，無(wú)需過(guò)濾，存儲(chǔ)備用； 步驟二：稱重有機(jī)載體15?25g置于容器中，然后將膠體石墨1?5g，二氧化锫1? 5g，超細(xì)金粉0. 1?lg，超細(xì)鉬粉50?65g依次加入容器中，每加入一種要充分?jǐn)嚢璺稚⒕?勻，然后在擺震球磨機(jī)上球磨2?4小時(shí)，去除團(tuán)聚顆粒，得到分散均勻粘度適中的漿料。
【文檔編號(hào)】G01N27/30GK104062338SQ201410312387
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】韓慶, 王廣平, 王紅勤, 王崢, 陳曉青 申請(qǐng)人:東風(fēng)電子科技股份有限公司