傳感器的多功能防護罩及其涂層制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可用于NOx傳感器的多功能防護罩及其涂層制備方法，應(yīng)用于檢測氣體中NOx含量的傳感器等裝置，對汽車尾氣、冶煉廠廢氣以及各種磚瓦窯廢氣等含氮氧化物廢氣的后處理具有重要意義，屬于傳感器領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，全球面臨能源和環(huán)境的綜合挑戰(zhàn)。多項研宄表明:城市機動車尾氣污染已上升為主要的大氣污染，因此，對傳統(tǒng)汽車排放控制技術(shù)的研宄越來越成為人們所關(guān)注的焦點。氮氧化物N0x可以說是汽車尾氣中危害最大的成分之一，嚴(yán)重威脅人們的健康，在國四、國五中對汽車尾氣中NOx的含量都有嚴(yán)格的限制。
[0003]然而要想控制NOx氣體的排放，必須要先檢測到它的濃度，所以就出現(xiàn)了顯^專感器。目前，在各種NOx檢測技術(shù)中，為人們普遍認(rèn)可的一種是以氧化鋯材料為基礎(chǔ)通過設(shè)計電路將由NOx氣體分解引起的氧濃度變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘杹矸磻?yīng)NO x氣體濃度的傳感器。這種氧化鋯型NOx傳感器具有響應(yīng)迅速、測量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性高等優(yōu)點，然而該技術(shù)一度由德國、日本等少數(shù)國家的企業(yè)所控制，如NGK、大陸集團等，國內(nèi)科研機構(gòu)近幾年也在攻關(guān)，取得了一定進展，但是還需要投入巨大的努力。截至目前，國內(nèi)汽車用到的NOx傳感器基本上都是購買進口的產(chǎn)品，而成熟的NOx傳感器也被國外的技術(shù)和專利壟斷，成為制約中國后處理產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵因素。
[0004]目前具有應(yīng)用前景的NOx傳感器主要有電流型和混合電位型兩種，電流型以NGK為代表，主要通過多腔室結(jié)構(gòu)、泵氧、測氧、恒定氧并采用信號反饋控制來實現(xiàn)對NOx濃度的準(zhǔn)確測量，該種傳感器測量準(zhǔn)確但分辨率較低(多為nA級別)而且結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜?；旌想娢恍蚇Ox傳感器目前還沒有商業(yè)化產(chǎn)品出現(xiàn)，根據(jù)文獻報道，該種傳感器具有以下優(yōu)點:抗O2濃度干擾，對NOx氣體濃度檢測限低，分辨率高(一般為mV級別)，且結(jié)構(gòu)簡單；因此該種NO x傳感器具有巨大的潛力。但是，混合電位型NO5^f感器由于其結(jié)構(gòu)機制問題對NO 2和NO氣體的響應(yīng)信號相反，造成難以準(zhǔn)確測量混合氣NOx的準(zhǔn)確濃度，而且還原性氣體如CH、C0等也會對其輸出信號造成干擾。于是，如何改善這一問題，成為我們研宄的重點。
[0005]檢索發(fā)現(xiàn)關(guān)于混合電位型傳感器的專利很少，如專利申請?zhí)枮?00910153832.6的‘一種全固化混合電勢型NOx傳感器及其制備方法’，該專利主要突出了放電等離子燒結(jié)技術(shù)在傳感器制備中的應(yīng)用，并沒有給出NO和NO2信號相反的解決辦法；還有很多關(guān)于NOx傳感器的專利，但是還沒有與本專利權(quán)利要求相同的專利申報。
[0006]綜上，我們認(rèn)為有必要公布一種可以解決一直以來制約著混合電位型NOx傳感器發(fā)展和應(yīng)用問題的新技術(shù)，即一種可用于NOx傳感器的多功能防護罩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種可用于NOx傳感器的多功能防護罩及其涂層制備方法，其能夠?qū)⒋郎y氣體中的CH、NO、CO等干擾性氣體以氧化的方式去除，提高傳感器的選擇性和準(zhǔn)確性；能夠使待測氣體中的NOx在到達檢測電極之前全部轉(zhuǎn)化為NO2，使檢測電極對檢測更為簡單、準(zhǔn)確、可靠；能夠有效保護傳感器芯片，防止其被待測氣體中的粉塵等顆粒物污染；具有很高的實用價值。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:可用于NOx傳感器的多功能防護罩及其涂層制備方法，多孔載體材料制成的防護罩罩體，防護罩罩體表面均勻涂覆催化劑層，多孔載體材料可采用泡沫金屬、金屬絲網(wǎng)、纖維網(wǎng)，其特征在于:防護罩罩體形狀配合傳感器的傳感器芯片形狀，防護罩罩體完全覆蓋在傳感器芯片上；泡沫金屬的孔徑范圍為40~60ppi，金屬絲網(wǎng)或纖維網(wǎng)的目數(shù)范圍為80-100目；
防護罩罩體表面的催化劑層的涂層漿料的制備方法如下:
涂層漿料中氧化物與氧化鋁的比例為1/2~1/4，硅溶膠作為粘結(jié)劑加入到氧化物和氧化鋁之中，硅溶膠的加入量與氧化物和氧化鋁的總質(zhì)量相同；然后加入去離子水，調(diào)整漿料固含量為10~20%，從而得到漿料；將漿料配置完成后，強力攪拌2h，使充分混勻，形成一種均勻懸浮的漿料；將防護罩罩體置于漿料中充分浸涂，用熱風(fēng)槍吹干，吹風(fēng)溫度為80-3000C，吹干時間為l~10min。重復(fù)浸涂過程3~5次，得到一種表面均勻涂覆有催化劑漿料的防護罩；最后，將涂覆好催化劑漿料的防護罩放置于400°C下燒結(jié)2~4h。
[0009]所述的氧化物包括Co3O4、MnO2、Cr2O3。
[0010]本發(fā)明的積極效果是其能夠?qū)⒋郎y氣體中的CH、N0、CO等干擾性氣體以氧化的方式去除，提高傳感器的選擇性和準(zhǔn)確性；能夠使待測氣體中的NOx在到達檢測電極之前全部轉(zhuǎn)化為NO2，使檢測電極對NOX的檢測更為簡單、準(zhǔn)確、可靠；能夠有效保護傳感器芯片，防止其被待測氣體中的粉塵等顆粒物污染；具有很高的實用價值。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖2為裝備該防護罩前后傳感器對NO的檢測性能。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明做進一步說明:如圖1、2所示，可用于NOx傳感器的多功能防護罩及其涂層制備方法，多孔載體材料制成的防護罩罩體1，防護罩罩體I表面均勻涂覆催化劑層3，多孔載體材料可采用泡沫金屬、金屬絲網(wǎng)、纖維網(wǎng)，其特征在于:防護罩罩體I形狀配合傳感器的傳感器芯片2形狀，防護罩罩體I完全覆蓋在傳感器芯片2上；泡沫金屬的孔徑范圍為40~60ppi，金屬絲網(wǎng)或纖維網(wǎng)的目數(shù)范圍為80-100目；
防護罩罩體表面的催化劑層的涂層漿料的制備方法如下:
涂層漿料中氧化物與氧化鋁的比例為1/2~1/4，硅溶膠作為粘結(jié)劑加入到氧化物和氧化鋁之中，硅溶膠的加入量與氧化物和氧化鋁的總質(zhì)量相同；然后加入去離子水，調(diào)整漿料固含量為10~20%，從而得到漿料；將漿料配置完成后，強力攪拌2h，使充分混勻，形成