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用于測定氮含量的電化學(xué)傳感器及其制備方法與流程

1040   編輯:中冶有色網(wǎng)   來源:東北大學(xué)  
2023-09-19 15:28:41
本發(fā)明涉及電化學(xué)傳感器技術(shù)領(lǐng)域,尤其是一種用于測定氮含量的電化學(xué)傳感器及其制備方法。背景技術(shù):在線精確測量鋼液中的氮含量是鋼鐵冶金過程中一項(xiàng)至關(guān)重要的任務(wù)。有研究者曾用aln作為固體電解質(zhì)制備氮傳感器,但因其在高溫下具有較高的電子導(dǎo)電性(固體電解質(zhì)應(yīng)盡量具有較高的離子導(dǎo)電性而非電子導(dǎo)電性)和易氧化性未能成功應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。洪彥若等人用三相化合物β-al2o3+α-al2o3+aln作為固體電解質(zhì),金屬-金屬化合物作為參比電極,研制了氮傳感器,測定了fe-mn-n和fe-mn-v-n合金中的氮活度,實(shí)驗(yàn)結(jié)果呈現(xiàn)較好的規(guī)律性。然而,該現(xiàn)有技術(shù)是通過多相化合物制備傳感器,不僅制備過程較復(fù)雜,各化合物之間可能會存在相容性差、相互排斥的問題,帶來較大的內(nèi)阻。此外,該電池反應(yīng)過程相對復(fù)雜,容易產(chǎn)生工作性能不穩(wěn)定的問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:(一)要解決的技術(shù)問題為了克服上述技術(shù)問題,本發(fā)明的目的是提供一種新型的用于測定氮含量的電化學(xué)傳感器,不僅具有優(yōu)異的抗熱震性、且電化學(xué)傳感器中所含化合物相數(shù)較為單一,避免產(chǎn)生相容性差的問題,且該電化學(xué)傳感器中的電池反應(yīng)過程較簡單,因而是一種性能更優(yōu)異的氮傳感器,特別適合用于鋼鐵冶金過程中氮含量的在線測定。此外,本發(fā)明還涉及一種用于測定氮含量的電化學(xué)傳感器的制備方法,利用激光表面氮化處理技術(shù)在mgsz固體電解質(zhì)基體表面形成氮摻雜的mgo穩(wěn)定氧化鋯mgnsz的輔助電極層,再配合參比電極組成氮傳感器。所述制備方法工藝簡單,mgnsz輔助電極層致密無氣孔、且與mgsz固體電解質(zhì)基體結(jié)合牢固,相容性好,具有很小的界面電阻,因而借助本發(fā)明的制備方法有助于進(jìn)一步獲得性能優(yōu)異的氮傳感器。(二)技術(shù)方案為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括:一種用于測定氮含量的電化學(xué)傳感器,其包括:固體電解質(zhì)層,所述固體電解質(zhì)層以mgo摻雜的氧化鋯mgsz為基體材料;輔助電極層,所述輔助電極層以氮離子取代mgsz中部分氧離子形成的氮摻雜的mgo穩(wěn)定氧化鋯mgnsz為基體材料。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例,還包括參比電極層,所述參比電極層為金屬單質(zhì)-金屬化合物為基體材料。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例,所述參比電極以cr2o3和cr混合粉末為基體材料。本發(fā)明還包括一種用于測定氮含量的電化學(xué)傳感器的制備方法,其包括如下操作:制備mgsz固體電解質(zhì)層;表面氮化處理:利用激光表面氮化處理技術(shù)
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