基于LSCF-LSGM双相混合导体致密扩散屏障层的限流型氧传感器研究

本文推荐：该研究通过甘氨酸燃烧法制备La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3-δ（LSGM）与La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ（LSCF）双相混合导体材料，系统探究其电导率、热膨胀系数及氧传感器性能。创新性提出以致密扩散层替代传统多孔结构，显著提升传感器稳定性与工作温度范围，为复杂工况下氧浓度监测提供新策略。

　　

Highlight

La_0.8Sr_0.2Ga_0.8Mg_0.2O_3-δ（LSGM）和La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ（LSCF）粉末通过甘氨酸燃烧法制备，并机械混合成双相混合导体材料。X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、电化学工作站和热膨胀系数测试仪用于分析物相、微观形貌、电导率和线性膨胀系数，研究不同LSGM与LSCF混合比例对双相混合导体电导率和线性膨胀系数的影响。

XRD分析

LSGM和LSCF以1:1质量比混合研磨后，在1400°C煅烧8小时。XRD图谱显示双相混合导体材料未产生异相，且LSCF合成过程中出现的少量未知杂相在进一步煅烧反应后消失，表明两种材料具有良好的化学相容性。

Conclusion

通过甘氨酸燃烧法制备LSGM和LSCF粉末，机械混合不同比例制备双相混合导体材料，降低了材料线性膨胀系数，与LSCF相比提高了氧离子电导率。以LSGM与LSCF质量比1:3和1:1的混合导体作为扩散屏障层，LSGM作为固体电解质组装氧传感器，显著提升了传感器的工作温度范围和氧浓度测量范围，并在不同CO₂浓度和水蒸气压力条件下表现出良好稳定性。