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：有機載體15～25％；二氧化鋯1～5％；造孔劑1～5％；超細金粉0.1～1％；超細鉑粉50～65％，本發(fā)明氮氧化物傳感器用鉑金電極漿料能實現(xiàn)貴金屬電極與氧化鋯陶瓷基體共燒，對NO2的分解具有很好的催化作用并且不分解NO，十分具有實用性。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，過程簡單易行，有利于工業(yè)化生產(chǎn)，適于大規(guī)模推廣應用。
【專利說明】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] 為了保護環(huán)境和提高燃料利用率，我國從2000年起開始強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)成為解決柴油機排放污染的主流。其 中，SCR中最重要的一個元器件就是氮氧化物傳感器，它可以檢測柴油機的氮氧化物的排 量，并反饋給ECU，使經(jīng)過SCR系統(tǒng)后的氮氧化物的排量滿足國際標準的要求。研制能夠?qū)?現(xiàn)精確快速的測量氮氧化物的含量，從而滿足柴油機排放控制要求的氮氧化物傳感器已經(jīng) 勢在必行。
[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 合了濃差電池型和電化學電流型氧傳感器的基本原理，在電極的催化作用下，將對氮氧化 物的測量轉(zhuǎn)化為對氧氣的測量。傳感器芯片中有兩個氣體室，第一氣體室中有一個泵氧電 極，該電極與外側(cè)的電極形成一個回路，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，一個測量電極（活化電極）用來催化還原N0,反應方程式為： 2N0 - N2+02，檢測分解產(chǎn)生的氧氣濃度，從而可以計算出氮氧化物的含量。
[0004] 由于純Pt不僅對N02有催化分解能力，同時還能催化分解N0。很容易造成氮氧化 物含量的測量不準，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。在國內(nèi)還沒見過該電極的相關(guān)專利。
[0005] 為了使傳感器對氮氧化物的含量測量更為精確，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)明的一個目的是為了彌補上述缺陷，提供一種能實現(xiàn)貴金屬電極與氧化鋯陶 瓷基體共燒，對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] 有機載體15?25%，二氧化鋯1?5%，造孔劑1?5%，超細金粉0· 1?1%， 50?65 %超細鉬粉。
[0009] 較佳地，超細金粉為微米級，粒徑分布在1. 0?1. 5 μ m ;
[0010] 較佳地，超細鉬粉為納米級，粒徑分布在100?200nm ;
[0011] 較佳地，造孔劑為膠體石墨，為微米級，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 極中起催化導電作用，金屬鉬對氧分子轉(zhuǎn)化成氧離子具有催化作用，由于金是惰性金屬，它 的加入必然會降低鉬的催化活性，所以金屬金對N0的分解具有抑制作用；有機載體起分散 作用，使?jié){料呈一種比較穩(wěn)定的懸浮體，可以較長時間放置而不產(chǎn)生沉淀，主要由醇類、小 分子樹脂來充當。在絲網(wǎng)印刷時，改變有機載體的成分就可以改變電極漿料的干燥、燒結(jié)性 能，高溫燒結(jié)后附著力好，對二氧化氮分解的催化作用非常好，同時又不分解N0,十分具有 實用性，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N0的分解，又沒有影響泵氧的能力。同時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度，提高了催化泵氧能力，實現(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）按照有機載體總重量的65?85%進行稱重放置在燒杯中，將乙基纖維素 按有機載體總重量的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，無需過濾，存儲備用；
[0019] 步驟二：稱重有機載體15?25g置于容器中，然后將膠體石墨1?5g，二氧化鋯 1?5g，超細金粉0. 1?lg，超細鉬粉50?65g -次加入容器中，每加入一種要充分攪拌分 散均勻，然后在擺震球磨機上球磨2?4小時，去除團聚顆粒，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，過程簡單易行，有利于工業(yè) 化生產(chǎn)，適于大規(guī)模推廣應用。

【具體實施方式】
[0021] 為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容,特舉以下實施例詳細說明。
[0022] 實施例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] 超細金粉為微米級，平均粒徑分布在1. 0 μ m，超細金粉為球形；
[0025] 超細鉬粉為納米級，粒徑分布在100nm，超細鉬粉為球形；
[0026] 造孔劑為膠體石墨，為微米級，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，然后存儲備用；
[0030] 步驟二：楽料的配制（l〇〇g)
[0031] 稱取超細鉬粉64.9g，超細金粉0. lg，二氧化鋯5g，膠體石墨5g，有機載體25g，按 照先后順序?qū)⒂袡C載體，膠體石墨，二氧化鋯，超細金粉，超細鉬粉加入球磨罐中，在擺震球 磨機上球磨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 NDJ ?79, 25°C，10rpm)
[0035] 膜電阻：45ι?Ω/□/1〇μπι
[0036] 附著強度：>13MPa
[0037] 燒結(jié)溫度：1500°C
[0038] 實施例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] 超細金粉為微米級，平均粒徑分布在1. 0 μ m，超細金粉為球形；
[0041] 超細鉬粉為納米級，粒徑分布在200nm，超細鉬粉為球形；
[0042] 造孔劑為膠體石墨，為微米級，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 后存儲備用；
[0047] 步驟二：楽料的配制（100g)
[0048] 稱取超細鉬粉64. 5g，超細金粉0. 5g，二氧化鋯8g，膠體石墨2g，有機載體25g，按 照先后順序?qū)⒂袡C載體，膠體石墨，二氧化鋯，超細金粉，超細鉬粉加入球磨罐中，在擺震球 磨機上球磨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 NDJ ?79, 25°C，10rpm)
[0052] 膜電阻：50ηιΩ / □/10 μ m
[0053] 附著強度：>13MPa
[0054] 燒結(jié)溫度：1500°C
[0055] 實施例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] 超細金粉為微米級，平均粒徑分布在1. 0 μ m，超細金粉為球形；
[0058] 超細鉬粉為納米級，粒徑分布在200nm，超細鉬粉為球形；
[0059] 造孔劑為膠體石墨，為微米級，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 后存儲備用；
[0064] 步驟二：楽料的配制（100g)
[0065] 稱取超細鉬粉64. 5g，超細金粉0. 5g，二氧化鋯8g，膠體石墨2g，有機載體25g，按 照先后順序?qū)⒂袡C載體，膠體石墨，二氧化鋯，超細金粉，超細鉬粉加入球磨罐中，在擺震球 磨機上球磨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 NDJ ?79, 25°C，10rpm)
[0069] 膜電阻：50ηιΩ / □/10 μ m
[0070] 附著強度：>13MPa
[0071] 燒結(jié)溫度：1500°C
[0072] 實施例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] 超細金粉為微米級，平均粒徑分布在1. 0 μ m，超細金粉為球形；
[0075] 超細鉬粉為納米級，粒徑分布在200nm，超細鉬粉為球形；
[0076] 造孔劑為膠體石墨，為微米級，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： 有機載體15 ~ 25%; 二氧化拾1 ~ 5%; 造孔劑1 ~ 5%; 超細金粉0.1 ~ 1%; 超細粕粉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 金粉為微米級，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 鉬粉為納米級，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，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 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載體，將溶劑按照有機載體總重量的65?85%進行稱重 放置在燒杯中，將乙基纖維素按有機載體總重量的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，無需過濾，存儲備用； 步驟二：稱重有機載體15?25g置于容器中，然后將膠體石墨1?5g，二氧化锫1? 5g，超細金粉0. 1?lg，超細鉬粉50?65g依次加入容器中，每加入一種要充分攪拌分散均 勻，然后在擺震球磨機上球磨2?4小時，去除團聚顆粒，得到分散均勻粘度適中的漿料。
【文檔編號】G01N27/30GK104062338SQ201410312387
【公開日】2014年9月24日 申請日期: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 申請人:東風電子科技股份有限公司