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文档简介

1、固体电解质NASICON气体传感器固体电解质NASICON材料NASICON(Na+ Superionic Conductor)是一类在燃料电池、化学离子敏感电极、电化学传感器等领域具有广泛而重要的应用价值的固体电解质材料，属于高温阳离子固体电解质。一般称钠离子快速导体，其传导离子Na+的离子电导与材料的结构密切相关。 近年来该类材料的制备与性能研究一直是物理学家和化学家所关注的一个热点课题，以其为基础制备的SO2、CO2、NOx等固体电化学式传感器是当前惰性气体传感器开发中一个具有很好应用前景的器件形式. NASICON 材料的化学式为Na3Zr2Si2PO12,是NaZr2P3O12Na4

2、Zr2Si3O12固溶系统中的一员。该系统的组成通式为 Na1+xZr2SixP3-xO12 。NASICON化合物的三维骨架结构如图所示。 NASICON化合物的结构是由ZrO6八面体与PO4或SiO4四面体共同形成的骨架结构。八面体与四面体构成骨架后，形成三维的骨架间隙，这些间隙构成通道，Na+离子位于骨架间隙之间，因而能沿着这些间隙所构成的三维通道各向同性的传导，所以具有较高的离子传导效率。一、NASICON材料的制备 1 高温固相法 高温固相法是比较传统的制备NASICON材料的方法。以Na2CO3，ZrO2，SiO2，NH4H2PO4为原料的反应方法, 或采用Na3PO412H2O,

3、 ZrSiO4, SiO2为原料制备NASICON材料。2 溶胶凝胶法溶胶凝胶法（硝酸回溶）制备NASICON材料的工艺流程 二、固体电解质CO2气体传感器的研制 由于环保、技术和科学上的原因，近十余年来对固体电解质CO2气体传感器的研究，引起科学界巨大的兴趣，研究工作屡见报道。固体电解质CO2传感器的原理最初是由加拿大的Gauthier于1977年提出来的但不能实用化。1990年日本山添等人报道了用NASICON材料,电极采用BaCO3-Na2CO3复合碳酸盐,才大大推进了CO2传感器的实用化进程. CO2气体传感器的敏感机理 由于NASICON材料的载流子Na+与被测气体CO2生成的离子不同，故需要在电极界面增加辅助（敏感）电极，使固体电解质的导电离子与被测气体之间能够建立化学平衡。固体电解质CO2传感器可以看作化学电池，其结构为： 在离子导体上增加不同的辅助电极构成检测不同气体的传感器的结构，大大扩展了传感器的种类，并且使传感器的实用性得到进一步提高。管式CO2气体传感器件的制作SnO2气敏元件结构图管式CO2气敏元件结构图 管式CO2气敏元件制作流程图 EMF（Electromotive Force）检测装置 管式CO2气体传感器件的特性管式CO2气体传感器件的灵敏度 溶胶-凝胶法制备的NASICON材料制作的管式CO2气体传感器件的耐水性 高温固相法制备的

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