WO3基混合电势NOx传感器：TiO2-CuO-WO3双电极的制备与性能优化

本文主要探讨了物联网在智慧交通领域的应用，特别是针对车用混合电势型NOx传感器中基于WO3的敏感电极的制备及其性能研究。WO3（氧化钨）因其优异的化学性质和电化学活性，被广泛用于NOx气体传感器中，尤其是在混合电势型传感器设计中。这种类型的传感器以其高灵敏度、优良的选择性和可靠性能，对于监测车辆尾气中的NOx排放尤为重要。 首先，研究者发现颗粒尺寸和分布对WO3基敏感电极的性能有着显著影响。粗大的颗粒可能会降低电极的表面积，从而影响其对NOx气体的接触效率和响应速度。通过引入10wt.%的CuO（氧化铜）和20wt.%的TiO2（二氧化钛）作为掺杂元素，优化了电极的结构，旨在提高NO和NO2的选择性以及整体性能。CuO-WO3电极在500-700℃的温度范围内对NO的响应优于NO2，表现出良好的选择性，这在实际应用中可以有效区分不同类型的NOx成分。 在实验设计中，研究人员将10wt.%CuO-WO3电极和20wt.%TiO2-WO3电极采用丝网印刷技术分别制备在YSZ（yttria-stabilized zirconia）基底的两侧，形成双敏感电极。这样的设计利用了两个电极之间的电化学反应动力学差异，使得双电极对NO、NO2以及它们的混合气体都能产生电势信号。这一特性使得双敏感电极能够同时检测多种NOx成分，提高了整体传感器的实用性。 实验结果显示，双敏感电极对NO和NO2的电势信号与气体浓度成良好的对数关系，这意味着传感器的响应强度与NOx浓度呈线性增长。而对于NO2+NO的混合气体，电势响应随NO2比例的增加而增强，这可以用电极对NO和NO2响应的简单叠加来解释。这种混合电势响应特性使得双敏感电极在实际应用中能更准确地测量和控制车辆尾气中的NOx排放，符合严格的环保法规要求。 本研究深入探究了WO3基混合电势型NOx传感器的敏感电极制备，强调了掺杂元素CuO和TiO2对提高传感器性能的关键作用，以及双敏感电极在复杂气体环境下的优异表现。这对于推动智能交通系统的发展，实现绿色出行，减少大气污染具有重要意义。未来的研究可能进一步优化电极结构和工艺，提升传感器的稳定性和寿命，以满足日益严格的环保标准。