氮氧化物检测电极及其氮氧化物传感器制造技术

本发明专利技术可提供一种在高温条件及含水蒸汽的湿润气氛下可进行测定、实用性能优良的氮氧化物检测电极以及氮氧化物传感器。作为氮氧化物传感器（１０）的检测电极（３），使用含有碱金属硝酸盐或亚硝酸盐和稀土类元素的氧化物。由于使碱金属硝酸盐或亚硝酸盐固溶于稀土类元素的氧化物中，所以由于水阻溶性高，故可构成用于在高温条件以及含水蒸汽湿润气氛下测定氮氧化物、实用性强的检测电极（３）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种有关氮氧化物检测电极及氮氧化物传感器，其有关氮氧化物检测电极及使用该电极的氮氧化物传感器，特别是有关氮氧化物以外的检测对象，在含水蒸汽的湿润条件下，具有优异的氮氧化物应答性。
技术介绍
主要由一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)构成的氮氧化物是一种有害气体，是产生酸雨等酸性沉降物主要原因之一的物质，也是对人类健康和环境造成严重破坏的主要原因。为了控制大气中的氮氧化物的含量，必须控制汽车和各种各样的工厂等排放源排出氮氧化物的含量。为控制大气中的氮氧化物含量，需要检测从排放源排出氮氧化物的含量，即需要监控排放出的氮氧化物。如上所述，由于监控排放源排出的氮氧化物含量，例如在排放源发生某种异常原因，排出大量氮氧化物时，近早采取应能防止氮氧化物泄漏的对策。于是，监控、检测来自排放源的氮氧化物排放量，以控制大气中的氮氧化物总量是非常有效的。因此，为监控、检测来自各种排放源排出的氮氧化物，需要体积小、廉价、且便于维修的氮氧化物传感器。作为该氮氧化物传感器，由于上述要求的性能和快速的应答性、定量检测的观点，以及一种离子在固体中移动，并且由于适合对特定的气体进行有选择地检测的观点考虑，最期待使用固体电解质的检测手段。同时，建议使用各种固体电解质的氮氧化物传感器。一般讲，氮氧化物由于燃烧而产生气体，同时产生热量、水蒸汽与氮氧化物。因此，从实用的观点来看，用于氮氧化物传感器的固体电解质以及氮氧化物检测电极，需能在高温条件下使用，且不受水蒸汽的影响。因此，从实用的观点考虑，期望于即使在含水蒸汽的湿润气氛下，也可迅速、定量检测氮氧化物检测电极以及氮氧化物传感器。因此，由于需要应检测出气体的种类为氮氧化物，所以氮氧化物检测电极，需要含产生氮氧化物的NO+、NO2和NO3。但是，传递NO+的氮氧化物检测电极的工作温度的上限为200℃，其使用场所受到限制。而且，由于NO2-以及NO3-均可溶于水，所以出现含水蒸汽的湿润气氛下不适用于测定的这类问题。因此，不存在传统上可在高温条件下、含有水蒸汽的湿润气氛下能使用、且实用性良好的氮氧化物检测电极。另外，由于传统固体电解质具有水溶性，所以出现了在含水蒸汽的湿润气氛下不能用于氮氧化物检测的问题。这也正是不用于含水蒸汽气氛下氮氧化物检测的问题之一。为解决上述问题，完成了本专利技术。其目的旨在提供一种氮氧化物检测电极及其氮氧化物传感器，该电极及传感器在特别高温条件下，以及含水蒸汽的湿润气氛中可使用、具有优良实用性能、且具有水阻溶性。
技术实现思路
为达到上述目的，本专利技术的检测电极的特征在于含碱金属的硝酸盐与亚硝酸盐和稀土类元素氧化物。由于上述构成，特别是在高温条件下及含水蒸汽的湿润气氛下，可适用于检测氮氧化物的氮氧化物检测电极。即由于上述构成，可使碱金属的硝酸盐或亚硝酸盐固溶于水阻溶性的稀土类氧化物中。因此，作为碱金属硝酸盐或亚硝酸盐被含有的NO2-及NO3-，可防止气氛中的水蒸汽所产生的影响。因此，可在湿润气氛中检测氮氧化物。而且，在高温条件下，可检测氮氧化物。例如通过使用上述氮氧化物检测电极，可构成不仅在干燥气氛中，而且在湿润气氛下，也检测氮氧化物的氮氧化物传感器。即提供一种氮氧化物传感器，该传感器可在高温条件下使用，且不受气氛中的水蒸汽影响，可迅速、定量检测氮氧化物，具有优异实用性。另外，上述氮氧化物检测电极，特别是作为使用固体电解质的氮氧化物的检测电极而言是最理想的，可作为氮氧化物应答性非常优异的氮氧化物传感器。本专利技术的检测电极，上述稀土类元素的氧化物为Eu2O3、Y2O3或Gd2O3是理想的；而且，上述碱金属硝酸盐或亚硝酸盐为碱金属的亚硝酸盐是理想的，为KNO2更理想。由于上述构成，可提供一种氮氧化物传感器，其能够在高温条件下使用，且不受气氛中水蒸汽的影响，迅速、定量检测氮氧化物，更加具有实用性。本专利技术中的氮氧化物传感器，含上述氮氧化物检测电极；和固体电解质；和含氧化物离子传导体的氮氧化物传感器。其特征在于上述固体电解质电极及氧化物离子传导体设置为与上述固体电解质表面相连接。上述固体电解质为传递镁离子、铝离子、稀土类离子、锆离子或铪离子的物质。由于上述构成提供一种氮氧化物传感器，因此，示出极高的水阻溶性，可适用于在含水蒸汽的湿润气氛中检测、且具有高实用性。即作为固体电解质，由于使用传递镁离子、铝离子、稀土类离子、锆离子或铪离子的性质，所以可提高固体电解质水阻溶性。而且，由于一般较高的氧化物离子传递水阻溶性，因此，通过将其与上述氮氧化物检测电极配套，可构成高阻水溶性的氮氧化物传感器。因此，在用于湿润气氛下时，检测氮氧化物浓度，可确实防止受湿润气氛中水蒸汽的影响。又，如汽车尾气排放中氮氧化物的检测所示，在与氮氧化物同时产生水蒸汽气氛下，可检测氮氧化物。而且，本专利技术中的氮氧化物传感器，设置为上述固体电解质夹在上述氧化物检测电极与上述氧化物离子传导体间是理想的。于是，该结构通过设置在固体电解质表面的氮氧化物检测电极和氧化物离子夹杂形成固体电解质夹杂的构造，所以氮氧化物的检测，可通过氧化物离子传导体的作用，有较高效率地收容移动固体电解质的阳离子。因此，能够进一步提高氮氧化物的检测效率。作为氮氧化物检测电极和氧化物离子，夹杂固体电解质的结构，例如，在平板状的固体电解质表面的一面设置检测电极，另一面，可通过设置，实现氧化物离子传导体。而且，本专利技术中的氮氧化物传感器，具有上述固体电解质Nasicon型或β-硫酸铁型结晶结构是理想的；作为上述固体电解质，由Mg1+xZr4P6O24+x(0＜X≤0.4)和(Zr2O(PO4)2组成的复合体；或为Mg1-2y(Zr1-yNbr)4P6O24(0≤Y＜1/2)组成的固溶体，传递镁离子； 为(AI0.2Zr0.8)20/19Nb(PO4)3组成，传递铝离子；为R1/3Zr2(PO4)3(R示出稀土类原子)组成，传递稀土类离子；为ZrNb(PO4)3组成，传递锆离子；而且，由HfNb(PO4)3组成，传递铪离子是理想的。而且，本专利技术中的氮氧化物传感器，高位氧化物离子传导体，至少从稳定态的氧化锆、氧化铈、氧化铋、氧化铪、氧化钍、镧镓氧(LaGaO3)系组成基体中的其中一种构成是理想的。通过上述的构成，提供了一种氮氧化物传感器，氮氧化物浓度的检测，能够更确实防止由于气氛中的水蒸汽产生的影响。因此，能够提供再现性良好检测高实用性的氮氧化物检测器，无论在干燥气氛还是在湿润气氛中，都能够检测氮。本专利技术的其它目的、特征以及优点，由下述记载便可一目了然。同时，本专利技术的利益，参照附图的说明，就会明了。附图简单说明附图说明图1示出本专利技术氮氧化物传感器一结构例的概略图。图2示出实施例1检测电极粉末的X射线衍射结果频谱图。图3示出实施例1的氮氧化物传感器的电动势对含干燥状态的测定试样中NO气体应答曲线图。图4示出有关实施例1的氮氧化物传感器的电动势对图3中含干燥状态的测定试样的NO气体浓度增加变化与减少变化时的曲线图。图5示出实施例1的氮氧化物传感器的电动势对含水蒸汽的湿润状态的测定试样中NO气体应答曲线6示出有关实施例1的氮氧化物传感器的电动势对图5含干燥状态的测定试样中NO气体浓度增加变化与减少变化时的曲线图。图7示出实施例1的氮氧化物传感器电动势对图4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮氧化物检测电极，其特征在于：含碱金属的硝酸盐或者亚硝酸盐，和稀土元素氧化物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：今中信人，
申请(专利权)人：日本科学技术社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]