高溫?zé)茣r(shí)間對(duì)Pt/YSZ電極性能的影響

王光偉，李和平，徐麗萍，張磊，張艷清，竇靜

(1. 中國(guó)科學(xué)院 地球化學(xué)研究所 地球深部物質(zhì)與流體作用實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng)，550002；2. 中國(guó)科學(xué)院 研究生院，北京，100039)

高溫?zé)茣r(shí)間對(duì)Pt/YSZ電極性能的影響

王光偉1,2，李和平1，徐麗萍1，張磊1,2，張艷清1,2，竇靜1,2

(1. 中國(guó)科學(xué)院 地球化學(xué)研究所 地球深部物質(zhì)與流體作用實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng)，550002；2. 中國(guó)科學(xué)院 研究生院，北京，100039)

借助交流阻抗測(cè)試技術(shù)以及循環(huán)伏安、計(jì)時(shí)電流和掃描電鏡方法，研究用Pt漿法制備Pt/YSZ電極過(guò)程中高溫(850 ℃)燒制時(shí)間對(duì)其性能的影響。研究結(jié)果表明：在Pt/YSZ電極制作時(shí)，隨著高溫?zé)茣r(shí)間的增加，電極界面阻抗和氧傳感器響應(yīng)時(shí)間均先減小后增大，當(dāng)燒制時(shí)間為10 h時(shí)，電極阻抗最小，響應(yīng)最快，活性最強(qiáng)；Pt/YSZ電極反應(yīng)激活能受高溫?zé)茣r(shí)間的影響較小，為 200～220 kJ/mol，其速率控制步驟可能為氣相 O2在PtOx/YSZ界面伴隨電荷轉(zhuǎn)移的解離過(guò)程。

Pt/YSZ電極；燒制時(shí)間；阻抗譜；循環(huán)伏安；計(jì)時(shí)電流法

YSZ固體電解質(zhì)是研究和應(yīng)用最為廣泛的高溫氧離子導(dǎo)體，由其構(gòu)成的電化學(xué)電池大量用于氧量傳感器、氧泵、燃料電池、電化學(xué)反應(yīng)器等領(lǐng)域。雖然混合導(dǎo)體和金屬均可用作 YSZ固體電解質(zhì)電池的電極材料，但由于鉑具有優(yōu)良的電催化活性，所以，長(zhǎng)期以來(lái)一直是進(jìn)行 YSZ電池研究的首選電極材料[1?4]。目前，Pt/YSZ電極制作方法主要有真空噴鍍法和 Pt漿法[5?6]，由于 Pt漿法制作成本較低，且所制電極膜附著性能較好，所以，在科研和生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。在用Pt漿法制作Pt/YSZ電極過(guò)程中，固體電解質(zhì)YSZ的表面結(jié)構(gòu)、電子漿料的化學(xué)組成、電極燒制工藝(燒制溫度、燒制時(shí)間、升/降溫速率)、電極層厚度[7]、電極微觀(guān)結(jié)構(gòu)形貌[8?9]等都可能影響其電極性能，從而影響器件的氧敏特性和響應(yīng)速率。鑒于 Pt漿法在制作Pt/YSZ電極過(guò)程中燒制工藝的重要性，本文作者借助交流阻抗測(cè)試技術(shù)以及循環(huán)伏安、計(jì)時(shí)電流和掃描電鏡方法，研究高溫?zé)茣r(shí)間對(duì) Pt/YSZ電極性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 電極制備

YSZ固體電解質(zhì)為本實(shí)驗(yàn)室自制，具體方法為：將(ZrO2)0.92(Y2O3)0.08粉末(上海科技大學(xué)提供)制成漿料，用注漿法成型后進(jìn)行等靜壓操作，并于1 773 K燒結(jié)2 h成瓷，其相對(duì)密度達(dá)到95%；將制作好的YSZ圓柱體在金剛石切片機(jī)上切片即得直徑為9 mm、厚度為2 mm的YSZ圓片。YSZ圓片表面經(jīng)金剛石研磨膏(粒徑為20 μm)打磨后，分別用稀鹽酸、蒸餾水和丙酮進(jìn)行超聲清洗，然后，采用刷涂工藝在其表面涂覆 Pt電極漿料(昆明貴金屬研究所提供)，在150 ℃烘干后用850 ℃分別燒制1，5，10，15和20 h。電極引線(xiàn)(直徑為0.1 mm的鉑絲)通過(guò)一小滴鉑漿與制作好的各電極相連接，燒結(jié)溫度為700 ℃。制作三電極樣品時(shí)，工作電極和對(duì)電極分別位于YSZ圓片兩側(cè)且相互對(duì)稱(chēng)，參考電極位于對(duì)電極同側(cè)2 mm處，所制兩電極和三電極外觀(guān)如圖1所示。圖1中：WE為工作電極；CE為對(duì)電極，RE為參考電極；SE為YSZ固體電解質(zhì)。

圖1 樣品電極示意圖Fig.1 Diagrams of sample electrodes

1.2 測(cè)試方法

固定于樣品架中的樣品電極連同樣品架一起被置于與空氣連通的管狀電阻爐中，測(cè)量溫度由置于樣品電極附近的NiCr-NiAl熱電偶提供。采用交流阻抗測(cè)試技術(shù)測(cè)量(兩電極法)時(shí)，YSZ圓片兩表面Pt/YSZ電極分別作為工作電極和參考電極接入 Solartron 1260頻率響應(yīng)分析儀，信號(hào)電壓和頻率分別為 20 mV和106～10?3Hz；為了避免電極結(jié)構(gòu)性能在高溫條件下發(fā)生變化，測(cè)試溫度從800 ℃降至500 ℃階段，溫度間隔為50 ℃，每次變化溫度并保溫2 h后開(kāi)始測(cè)試。循環(huán)伏安和計(jì)時(shí)電流實(shí)驗(yàn)(三電極法)均通過(guò)PAR2263電化學(xué)綜合測(cè)試系統(tǒng)完成，同時(shí)，采用JSM?6460LV型掃描電子顯微鏡，對(duì)電化學(xué)測(cè)試前各樣品電極微觀(guān)形貌進(jìn)行觀(guān)察。

2 結(jié)果和討論

2.1 Pt/YSZ電極形貌分析

采用日本JSM?6460LV掃描電鏡對(duì)各電極樣品進(jìn)行顯微形貌觀(guān)察(850 ℃時(shí)燒制時(shí)間分別為1，5，10，15和20 h)，如圖2所示(其中，掃描電鏡工作電壓為15.0 kV，放大倍數(shù)為2 000倍)。由圖2可以看出：在Pt/YSZ電極制作過(guò)程中，隨著高溫?zé)茣r(shí)間增加，電極中Pt顆粒明顯長(zhǎng)大并相互聚集，使得電極孔隙率減小，孔徑增大，Pt/YSZ兩相界與Pt/空氣/YSZ三相界長(zhǎng)度均減小。

2.2 交流阻抗實(shí)驗(yàn)

在不同頻率小幅度交流電作用下，“空氣，Pt︱YSZ︱Pt，空氣”電池表現(xiàn)出一定的阻抗。將該電池阻抗的實(shí)部Z′(電阻)和虛部Z″(容抗)分別在復(fù)數(shù)平面上作圖即可獲得該電池的阻抗譜。圖3所示為600 ℃和 700 ℃時(shí)各樣品電極在空氣中的阻抗譜測(cè)量結(jié)果(其中：Z′和Z″分別為復(fù)阻抗的實(shí)部和虛部)。由于本實(shí)驗(yàn)旨在研究 Pt/YSZ電極性能與其高溫?zé)茣r(shí)間的關(guān)系，所以，圖中只顯示低頻(電極)阻抗弧，其左端與實(shí)軸的交點(diǎn)代表 YSZ固體電解質(zhì)的本體阻抗。用ZView阻抗譜分析軟件對(duì)測(cè)得的阻抗譜進(jìn)行擬合，則可得到Pt/YSZ電極的界面電阻。圖4所示為各樣品電極界面阻抗與其高溫?zé)茣r(shí)間的關(guān)系圖。

根據(jù)電化學(xué)阻抗譜理論，對(duì) Pt/YSZ電池施加 1個(gè)高度為I的恒電流階躍的電壓響應(yīng)(E)，在拉普拉斯平面上E的響應(yīng)方程式為[10]：

式中：Z為阻抗；s=jω，ω為角頻率；R和C分別為阻抗和容抗。將式(1)進(jìn)行拉普拉斯反變換即得到時(shí)間域中E的表達(dá)式為：

圖2 樣品電極的掃描電鏡照片F(xiàn)ig.2 SEM photographs of sample electrodes

圖3 不同溫度下YSZ電池的復(fù)阻抗譜Fig.3 Complex impedance plane plots of YSZ cells at different temperatures

式中：τ=RC，為過(guò)程的弛豫時(shí)間，s；IR項(xiàng)是E響應(yīng)在時(shí)間t足夠大時(shí)的穩(wěn)態(tài)值；IRe?t/τ項(xiàng)則為暫態(tài)值。RC愈小，則達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間愈短。由式(2)可推出基于Pt/YSZ電極的氧傳感器達(dá)到 90%響應(yīng)量時(shí)所需的時(shí)間為：

圖4 Pt/YSZ電極界面電阻與其高溫?zé)茣r(shí)間的關(guān)系Fig.4 Relationships between interfacial resistances of Pt/YSZ electrodes and sintering time at different temperatures

式中：f為Pt/YSZ電池阻抗譜中電極阻抗弧的特征頻率，Hz。

將實(shí)驗(yàn)所得各電極在不同測(cè)試溫度點(diǎn)的電極阻抗弧的特征頻率代入(3)式，經(jīng)計(jì)算得到氧傳感器在各測(cè)試溫度點(diǎn)達(dá)到90%響應(yīng)量時(shí)所需時(shí)間t與Pt/YSZ電極高溫?zé)茣r(shí)間的關(guān)系，如圖5所示。

圖5 基于Pt/YSZ電極的氧傳感器達(dá)到90%響應(yīng)量所需時(shí)間t與電極高溫?zé)茣r(shí)間的關(guān)系Fig.5 Relationships between 90% response time of oxygen sensors based on Pt/YSZ electrodes and sintering time at different temperatures

由圖 3～5可知：隨著 Pt/YSZ電極高溫?zé)茣r(shí)間增加，電極阻抗和傳感器響應(yīng)時(shí)間均先減小后增大，當(dāng)燒制時(shí)間為10 h時(shí)，電極阻抗最小，傳感器響應(yīng)最快。這是由于在 Pt/YSZ電極系統(tǒng)中，Pt電極本身含有大量的孔洞，具有極大的表面積，處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)對(duì)其進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間高溫?zé)Y(jié)時(shí)，不斷長(zhǎng)大的Pt晶粒聚集成塊以降低其結(jié)合能，從而使得電極孔隙率減少，孔徑增大，電極反應(yīng)活性區(qū)域(Pt/空氣/YSZ三相界長(zhǎng)度)縮小，電極阻抗增大，響應(yīng)變慢；但與此同時(shí)，Pt和YSZ為了降低其界面能會(huì)相互擴(kuò)散，形成擴(kuò)散附著，從而提高Pt電極和YSZ之間的界面結(jié)合力及其有效結(jié)合面積，促進(jìn)Pt/YSZ界面上的物質(zhì)與電荷交換，提高電極性能[11]。當(dāng) Pt/YSZ電極高溫?zé)茣r(shí)間較短(小于10 h)時(shí)，盡管Pt顆粒長(zhǎng)大聚集使得Pt/空氣/YSZ三相界長(zhǎng)度減小，但由于Pt與YSZ界面結(jié)合力迅速增強(qiáng)，使其有效結(jié)合面積快速增大，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)所觀(guān)察到的電極阻抗和傳感器響應(yīng)時(shí)間隨燒制時(shí)間增加而減小的現(xiàn)象；當(dāng)Pt/YSZ電極高溫?zé)茣r(shí)間較長(zhǎng)(大于10 h)時(shí)，由于Pt與YSZ界面結(jié)合力增強(qiáng)的速度減緩，有效結(jié)合面積變化較小，電極受三相界長(zhǎng)度減小的影響加大，使得電極阻抗和傳感器響應(yīng)時(shí)間隨高溫?zé)茣r(shí)間增加而增大。

將各 Pt/YSZ樣品電極的界面電阻對(duì)溫度的倒數(shù)作圖，即得其Arrhenius關(guān)系，結(jié)果如圖6所示。從圖6可看出，在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，各電極的Arrhenius關(guān)系均表現(xiàn)出較好的線(xiàn)性規(guī)律，對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行線(xiàn)性擬合所得到的電極過(guò)程激活能結(jié)果如表1所示。從表1可知，各電極激活能相近，但值較高，為200～220 kJ/mol。根據(jù) Gland等[12?15]的研究，在 Pt/YSZ電極系統(tǒng)中，當(dāng)溫度低于1 100 ℃時(shí)，Pt在作為法拉第電極過(guò)程所需電子庫(kù)的同時(shí)，其本身也在進(jìn)行氧化還原反應(yīng)而生成鉑氧化物。此外，Badwal等[16]在研究Pd/YSZ電極系統(tǒng)時(shí)，也發(fā)現(xiàn)體系中存在的大量鈀氧化物對(duì)電極過(guò)程具有阻礙作用。依此類(lèi)推，鉑氧化物也應(yīng)該存在于Pt/YSZ體系中，從而阻礙了吸附氧原子在鉑表面的擴(kuò)散，使電極過(guò)程激活能增大，電極反應(yīng)所需氧量將主要由三相界附近的O2解離吸附所提供。由于本工作所得激活能與 O2在非參雜氧化鋯界面伴隨電荷轉(zhuǎn)移的解離過(guò)程活化能(242 kJ/mol)相近[17?18]，故認(rèn)為 Pt/YSZ電極反應(yīng)的速率控制步驟可能為氣相O2在PtOx/YSZ界面伴隨電荷轉(zhuǎn)移的解離過(guò)程。但由于Pt/YSZ電極反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程復(fù)雜，涉及一系列基元反應(yīng)步驟和大量的電活性物質(zhì)，要詳細(xì)了解體系中電荷轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)過(guò)程，還需進(jìn)行深入研究。

圖6 不同高溫?zé)茣r(shí)間所制Pt/YSZ電極界面電阻的Arrhenius圖Fig.6 Arrhenius plots for interfacial resistances of Pt/YSZ electrodes sintered at 850 ℃ for different time

表1 不同高溫?zé)茣r(shí)間所制Pt/YSZ電極反應(yīng)的激活能Table 1 Activation energies for electrochemical reactions on Pt/YSZ electrodes sintered at 850 ℃ for different time

2.3 循環(huán)伏安實(shí)驗(yàn)

控制研究電極的電勢(shì)為連續(xù)三角波信號(hào)，記錄的i?E曲線(xiàn)稱(chēng)為循環(huán)伏安曲線(xiàn)，這一測(cè)量方法稱(chēng)為循環(huán)伏安法。循環(huán)伏安法不但是溶液電化學(xué)體系最重要的研究手段，而且廣泛應(yīng)用于固體電化學(xué)領(lǐng)域，特別是在Pt/YSZ電極系統(tǒng)中，用來(lái)研究電極體系可能發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)，判斷電極過(guò)程的可逆性和電極反應(yīng)物來(lái)源，研究電活性物質(zhì)的吸脫附過(guò)程等[19?24]。本工作對(duì)各Pt/YSZ樣品電極進(jìn)行了循環(huán)伏安實(shí)驗(yàn)，電位掃描范圍為?400～400 mV。圖7所示為600 ℃和空氣條件下高溫?zé)茣r(shí)間為10 h的Pt/YSZ電極循環(huán)伏安曲線(xiàn)與電位掃描速度的關(guān)系，圖8所示為各電極在相同掃描速率(100 mV/s)下的循環(huán)伏安曲線(xiàn)。

圖7 電位掃描速率對(duì)高溫?zé)茣r(shí)間為10 h的Pt/YSZ電極循環(huán)伏安曲線(xiàn)的影響Fig.7 Effect of potential scan rate on voltammogram of Pt/YSZ electrode sintered at 850 ℃ for 10 h

圖8 不同高溫?zé)茣r(shí)間所制Pt/YSZ電極在掃描速率為100 mV/s時(shí)的循環(huán)伏安曲線(xiàn)Fig.8 Voltammograms of Pt/YSZ electrodes sintered at 850 ℃for different times under the same potential scan rate of 100 mV/s

由圖7可知：電位掃描速率對(duì)Pt/YSZ電極循環(huán)伏安曲線(xiàn)有顯著影響；當(dāng)掃描速度小于50 mV/s時(shí)，基本看不到電極峰，逐漸增大掃描速度時(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)陰極峰；當(dāng)掃描速度大于200 mV/s時(shí)，還可隱約看見(jiàn)第2個(gè)陰極峰；進(jìn)一步增大掃描速度后，第2個(gè)陰極峰逐漸明顯，但陽(yáng)極過(guò)程無(wú)明顯變化。Jaccoud等[2,8]在用循環(huán)伏安法研究Pt/YSZ電極時(shí)，也觀(guān)察到2個(gè)陰極峰的現(xiàn)象，并認(rèn)為掃描速率是通過(guò)改變?nèi)嘟缍绊懷h(huán)伏安曲線(xiàn)的。在Pt/YSZ電極體系中，陽(yáng)極峰是陽(yáng)極過(guò)程(O2?—2e→Oad)的產(chǎn)物 Oad在 Pt上吸附量(覆蓋度)增大而使電極表面活性區(qū)域減小所致；陰極峰則是陽(yáng)極過(guò)程所產(chǎn)生并吸附在電極表面的 Oad還原(Oad+2e→O2?)的結(jié)果。在圖7中所觀(guān)察到的陰極峰峰高隨掃描速度增大而增大的現(xiàn)象是由陽(yáng)極掃描過(guò)程中產(chǎn)生并吸附在Pt表面的Oad量增加引起的；峰電位負(fù)移表明陰極反應(yīng)不可逆，也可理解為陽(yáng)極過(guò)程所產(chǎn)生的氧物種熱力學(xué)性能越穩(wěn)定，還原電位越負(fù)；第2個(gè)陰極峰的出現(xiàn)，可能是由于Pt電極表面上形成了2種熱力學(xué)性能有差異的物種：一種是吸附氧原子 Oad，另外一種可能是經(jīng)過(guò)重排的氧或鉑氧化物。電極的交流阻抗實(shí)驗(yàn)也表明PtOx可能大量存在于電極體系中。Chao等[25]用循環(huán)伏安法也得到：在 600 ℃時(shí)，在Pt/YSZ電極體系中，鉑可與氧形成鉑氧化物，且該氧化物PtOx在600 ℃時(shí)所占比例最大。

由圖 8可知：當(dāng)掃描速度為 100 mV/s時(shí)，各Pt/YSZ電極循環(huán)伏安曲線(xiàn)均未出現(xiàn)明顯的陰極峰和陽(yáng)極峰；在電極制備過(guò)程中，當(dāng)高溫?zé)茣r(shí)間為20 h時(shí)，電極活性最低，10 h時(shí)電極活性最高，其陰極活性(電位為?0.4 V時(shí))和陽(yáng)極活性(電位為0.4 V時(shí))分別約為20 h燒制電極的3倍和2倍，其他電極則介于兩者之間。這是由于高溫?zé)茣r(shí)間改變了電極微觀(guān)形貌結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致電極性能發(fā)生了變化。

2.4 計(jì)時(shí)電流實(shí)驗(yàn)

由 Pt/YSZ電極交流阻抗和循環(huán)伏安實(shí)驗(yàn)可知，PtOx的存在會(huì)阻礙三相界的電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程，進(jìn)而影響電極性能。為了研究Pt/YSZ電極表面及體相化學(xué)狀態(tài)的變化，對(duì)各樣品電極在600 ℃和空氣條件下進(jìn)行計(jì)時(shí)電流實(shí)驗(yàn)，陽(yáng)極階躍前于?0.6 V陰極極化1 000 s，使電極體系中可能存在的PtOx全部還原，各電極具有相同的初始狀態(tài)。圖9所示為高溫?zé)茣r(shí)間為10 h的Pt/YSZ電極在不同陽(yáng)極階躍電位下的計(jì)時(shí)電流曲線(xiàn)，各樣品電極在階躍電位為0.6 V時(shí)的計(jì)時(shí)電流曲線(xiàn)則如圖10所示。

圖9 高溫?zé)茣r(shí)間為10 h所制 Pt/YSZ電極在不同陽(yáng)極階躍電位下的計(jì)時(shí)電流曲線(xiàn)Fig.9 Chronoamperometric recordings at various anodic potentials of Pt/YSZ electrode sintered at 850 ℃ for 10 h

圖10 不同高溫?zé)茣r(shí)間所制Pt/YSZ電極的計(jì)時(shí)電流曲線(xiàn)Fig.10 Chronoamperometric recordings of Pt/YSZ electrodes sintered at 850 ℃ for different time

從圖9可見(jiàn)：高溫?zé)茣r(shí)間為10 h時(shí)Pt/YSZ電極起始(t=0 s)電流密度隨階躍電位的增大而增大，并且在短時(shí)間內(nèi)(t＜10 s)迅速減小至趨于平穩(wěn)，繼續(xù)延長(zhǎng)極化時(shí)間，電流密度無(wú)明顯變化。這是由于時(shí)間增加后，陽(yáng)極過(guò)程產(chǎn)生的O原子大量吸附于電極表面，當(dāng)其覆蓋度達(dá)到一定程度后，O原子和Pt原子開(kāi)始發(fā)生位置重排反應(yīng)，形成更穩(wěn)定的PtOx以降低表面能，從而阻礙在三相界發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，使電流迅速減小；當(dāng)時(shí)間繼續(xù)增加時(shí)，PtOx厚度增加，但對(duì)三相界的電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程影響較小，所以，電流保持平穩(wěn)。由從圖10可以看出：與循環(huán)伏安實(shí)驗(yàn)和交流阻抗實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，Pt/YSZ電極燒制過(guò)程中，高溫?zé)茣r(shí)間對(duì)電極活性有顯著影響，燒制時(shí)間為20 h時(shí)電極活性最低，10 h時(shí)電極活性最高，約為20 h所制電極的3倍，其余電極的活性介于兩者之間。

3 結(jié)論

(1) 在用Pt漿法制備Pt/YSZ電極過(guò)程中，當(dāng)燒制溫度為850 ℃時(shí)，隨著燒制時(shí)間的增加，電極界面阻抗和氧傳感器響應(yīng)時(shí)間均先減小后增大；當(dāng)燒制時(shí)間為10 h時(shí)，電極阻抗最小，響應(yīng)最快，活性最高。

(2) 在用 Pt漿法制備 Pt/YSZ電極過(guò)程中，高溫(850 ℃)燒制時(shí)間對(duì)電極界面阻抗激活能無(wú)明顯影響，為200～220 kJ/mol，與電極體系中Pt原子氧化和重排有關(guān)。電極反應(yīng)速率控制步驟可能為氣相O2在PtOx/YSZ界面伴隨電荷轉(zhuǎn)移的解離過(guò)程。

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(編輯 劉華森)

Effects of sintering time on characteristics of Pt/YSZ electrode

WANG Guang-wei1,2, LI He-ping1, XU Li-ping1, ZHANG Lei1,2, ZHANG Yan-qing1,2, DOU Jing1,2

(1. Laboratory for Study of the Earth’s Interior and Geofluids, Institute of Geochemistry,Chinese Academy of Science, Guiyang 550002, China;2. Graduate School of Chinese Academy of Science, Beijing 100039, China)

By means of complex AC impedance, cyclic voltammetry, chronoamperometry and SEM observation, the effects of the Pt/YSZ electrode sintering time at 850 ℃ during the preparing process with the platinum paste method on the characteristics of the electrode were studied. The results show that when the sintering time of the Pt/YSZ electrodes increase, both the interfacial resistances of the electrodes and the response time of the oxygen sensors decrease at first and then increase, the electrode sintered for 10 h has the least resistance, quickest response and best electrode activity; the activation energies of the electrode reactions on the Pt/YSZ electrodes are 200?220 kJ/mol, hardly affected by the sintering time, and the rate determining step (RDS) of the O2/O2?electrode reaction is supposed to be the dissociation of O2involving a charge-transfer on Pt oxide/YSZ interface.

Pt/YSZ electrode; sintering time; impedance spectroscopy; cyclic voltammetry; chronoamperometry

TQ174

A

1672?7207(2010)06?2115?07

2009?12?09；

2010?03?07

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(“863”計(jì)劃)項(xiàng)目(2006AA09Z205)；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(40573046)；中國(guó)科學(xué)院重大科研裝備研制項(xiàng)目(YZ200720)

李和平(1963?)，男，湖南長(zhǎng)沙人，博士，研究員，從事地球化學(xué)研究；電話(huà)：13658510565；E-mail: liheping@vip.gyig.ac.cn