一种氧传感器电极油墨及其应用

摘要

本发明涉及化工浆料材料领域，具体涉及一种氧传感器电极油墨，其重量百分组成为：铂粉55%-82.8%、有机溶剂10%-30%、有机粘接剂2%-20%、分散剂5%-20%、消泡剂0.1%-1%、流平剂0.1%-1%。用油墨制得的传感器电极，电性能稳定，尤其是该传感器最高电压均超过0.95V，响应速度快。

权利要求

1.一种氧传感器电极油墨，其重量百分组成为：铂粉55％-82.8％、有机溶剂

10％-30％、有机粘接剂2％-20％、分散剂5％-20％、消泡剂0.1％-1％、流平剂

0.1％-1％；

所述铂粉的制备方法为，将氯铂酸溶解到去离子水中，再加入甘氨酸，持续升温使压力达到4-6MPa，反应4-6小时，反应结束后获得铂粉；

所述的铂粉粒径是50±10nm的中位粒径。

2.根据权利要求1所述的氧传感器电极油墨，其特征在于：所述氯铂酸和甘氨酸分别占去离子水的重量含量为(0.5-1)‰。

3.根据权利要求1所述的氧传感器电极油墨，其特征在于：所述的有机溶剂是甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、庚醇、己醇、辛醇、苯、二甲苯、甲苯、三氯乙烯、丙酮、戊酮、甲乙酮、环己酮中的至少一种。

4.一种权利要求1-3中任意一项所述氧传感器电极油墨用于氧传感器的应用，其特征在于：将电极油墨移印到管式氧传感器的内外表面，1400±200℃烧结4-6小时，形成氧传感器；所述的移印是指将油墨通过丝网印刷、喷涂、激光打印、喷墨打印、转印、凹版印刷、凸版印刷、平版印刷方式中的至少一种印到传感器的内外表面。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：烧结后，电极油墨的厚度为1-50微米。

说明书

一种氧传感器电极油墨及其应用

技术领域

[0001] 本发明涉及化工浆料材料领域，具体涉及一种氧传感器电极油墨及其应用。

背景技术

[0002] 当今，氧传感器用于汽车排气管中用于检测尾气中氧的浓度，以此判断燃料是浓燃烧还是稀薄燃烧，然后通过ECU（ECU是指汽车控制器）控制喷油量的大小从而达到节油的目的。无论是管式还是片式传感器，其催化电极主要都是由贵金属铂构成，铂用量虽然少但占了传感器成本的大部分，所以各厂家都在思考如何降低铂的用量。比如CN101532985图1中给出了电极的图案，电极投影为T字型，铂的用量较少，但电极面积偏小最大电压难以接近1.0V。专利CN102109484提供了一种氧传感器电极的电极浆料,该电极浆料含有无机粘结剂、有机粘结剂和铂金属粉末,其中,所述无机粘结剂含有三氧化钼、三氧化二硼、二氧化硅、三氧化二铝和氧化锆,其中,以所述无机粘结剂的总重量为基准,三氧化钼的含量为10-50重量%,三氧化二硼的含量为10-70重量%,二氧化硅的含量为5-40重量%,三氧化二铝的含量为5-20重量%,氧化锆的含量为5-40重量%。该专利铂浆料中添加了很多氧化物作为烧结助剂，这些氧化物可以有效控制成本，但其中的二氧化硅对铂有毒化作用，而三氧化钼尤其三氧化二硼熔点低，导致烧结后三相界面很少，电压振幅明显偏小。类似的专利还有CN101655474中添加了CaO,Na2O,Bi2O3等低温釉料也可以减少铂粉用量，但降低了三相界面,即低温釉料使得烧结后电极过于致密，比表面积下降。

发明内容

[0003] 针对上述技术缺陷，本发明需要解决的技术问题是在不降低氧传感器性能的情况下，铂的用量高，氧传感器成本高的问题。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：一种氧传感器电极油墨，其重量百分组成为：铂粉55%-82.8%、有机溶剂10%-30%、有机粘接剂2%-20%、分散剂5%-20%、消泡剂0.1%-1%、流平剂0.1%-1%。

[0005] 进一步：在上述氧传感器电极油墨中，所述铂粉的制备方法为，将氯铂酸溶解到去离子水中，再加入甘氨酸，持续升温，使压力达到4-6MPa，反应4-6小时，反应结束后获得铂粉。所述氯铂酸和甘氨酸分别占去离子水的重量百分比为(0.5-1)‰。所述的铂粉是50±10nm的中位粒径。

[0006] 所述有机溶剂醇的通式为CnH2n+2O，其中n是自然数，可以是甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、庚醇、己醇、辛醇；苯、二甲苯、甲苯、三氯乙烯、酮类如丙酮、戊酮、甲乙酮、环己酮中的至少一种。

[0007] 本发明涉及的分散剂包括BYK公司的ANTI-TERRA-U、ANTI-TERRA-U 80、ANTI-TERRA-U 100；DISPERBYK-101、DISPERBYK-130；BYK-220 S；LACTIMON、LACTIMON-WS； BYK-W 966； DISPERBYK； BYK-154； BYK-9076； DISPERBYK-108；共聚物的磷酸酯盐 DISPERBYK-142、DISPERBYK-145含颜料亲和基团的嵌段共聚物 DISPERBYK-115、DISPERBYK-160、DISPERBYK-161、DISPERBYK-162、DISPERBYK-163、DISPERBYK-164、2、DISPERBYK-183、DISPERBYK-184、DISPERBYK-185 、DISPERBYK-168、DISPERBYK-169、DISPERBYK-170、DISPERBYK-190、DISPERBYK-2150、 BYK-9077；丙 烯 酸 酯 共 聚 物DISPERBYK-112、DISPERBYK-116、DISPERBYK-191、DISPERBYK-192、DISPERBYK-2000、DISPERBYK-2001、DISPERBYK-2010、DISPERBYK-2020、DISPERBYK-2025、DISPERBYK-2050、 DISPERBYK-2070。

[0008] 本发明涉及的有机粘结剂可以是美国伊士曼丁酯纤维素CAB381-0.5 ；Kuraray公司的Mowital系列PVB，如Mowital B 60T、Mowital B 75H、Mowital B 60H等。

[0009] 本发明涉及的消泡剂可以是BYK-051、BYK-052、BYK-053、BYK-055、BYK-057、BYK-020、BYK-065、BYK-066N、BYK-067A、BYK-011、BYK-031、BYK-032、BYK-034、BYK-035、BYK-036、BYK-037、BYK-038、BYK-045、BYK-A555 BYK-071、BYK-060、BYK-018、BYK-044、BYK-094。

[0010] 本发明涉及的流平剂可以是：BYK-333，BYK-306，BYK-358N，BYK-310，BYK-354，BYK-356。

[0011] 上述氧传感器电极油墨是通过本领域技术人员常用的方法制得，即将上述铂粉先分散于乙醇中，再加入分散剂DISPERBYK-2010、有机粘结剂PVB、消泡剂和流平剂。经高速搅拌机搅拌分散均匀形成稳定的电极油墨。

[0012] 本发明还提供了上述氧传感器电极油墨用于氧传感器的应用，将电极油墨移印到管式氧传感器的内外表面，1400±200℃烧结4-6小时，形成氧传感器。所述的移印是指将油墨通过丝网印刷、喷涂、激光打印、喷墨打印、转印、凹版印刷、凸版印刷、平版印刷方式中的至少一种印到传感器的内外表面。烧结后，电极油墨的厚度为1-50微米。

[0013] 与现有技术相比，本发明氧传感器电极油墨，其重量百分组成为：铂粉55%-82.8%、有机溶剂10%-30%、有机粘接剂2%-20%、分散剂5%-20%、消泡剂0.1%-1%、流平剂
0.1%-1%。本发明不需要加任何釉料就可以实现良好催化能力的铂油墨。具体而言，该油墨不含低温釉料如氧化钠、氧化硼等，也不含阻止晶粒长大的氧化物如氧化铝，更不含用于氧离子传导的氧化锆。本发明可以大幅降低铂的用量同时不降低传感器的性能。

[0014] 实施例方式

[0015] 本发明的主旨是大幅降低铂的用量同时不降低传感器的性能。下面结合实施例对本发明的内容作进一步详述。

[0016] 实施例1

[0017] 将铂粉60g分散于30g乙醇中，再加入5g的分散剂DISPERBYK-2010、5g粘结剂PVB消泡剂0.2g、流平剂0.2g。经高速搅拌机搅拌分散均匀形成稳定的电极油墨。将油墨移印到管式氧传感器的内外表面，1400℃烧结5小时，形成良好信号的氧传感器。

[0018] 所述铂粉的制备方法为，将氯铂酸溶解到去离子水中，再加入甘氨酸，持续升温，使压力达到4-6MPa，反应4-6小时，反应结束后获得铂粉。所述氯铂酸和甘氨酸分别占去离子水的重量百分比为(0.5-1)‰。

[0019] 实施例2

[0020] 将铂粉70g分散于30g甲苯中，其他工艺条件如同实施例1。

[0021] 实施例3