氧传感器为什么用氧化锆 氧化锆为何被用作氧传感器？

氧传感器为什么用氧化锆

氧传感器是一种可以实时监测环境中氧气浓度的仪器。氧气是许多化学反应中必不可少的物质，其浓度的测量可以用于判断某些过程是否进行，因此在航空、化工等领域具有广泛的应用。氧传感器中的关键部件是氧化锆，其有着什么特性，为什么能够适用于氧传感器呢？

1、高稳定性

氧化锆的高稳定性是其成为氧传感器材料的重要原因之一。氧化锆具有高熔点，高硬度，不易受到酸、碱、盐等化学物质的腐蚀，可以经受高温高压和强酸碱环境的长期考验而不发生变化。这些特性使氧气在氧化锆表面发生反应时，反应速率几乎不变，保证了测量结果的稳定性。

同时，氧化锆可以在高温下与氧气发生氧化反应，形成一个电子导通的固体电极。这种电极的稳定性相对于传统的液态电极更好，可以大大延长氧传感器的使用寿命。

2、高灵敏度

氧化锆的第二个重要特性是高灵敏度。这是由于氧化锆是一种离子导体，即它的导电性与氧气浓度成正比。氧传感器中的氧离子电极由稳定的氧化锆晶体组成，当氧气分子通过这层晶体时，就会与其中的氧离子发生化学反应。这种反应直接影响了基底电极的电位。

这种电位变化可以被轻易地测量并转化为氧气浓度。实验表明，使用氧化锆制成的氧传感器在银离子的催化下，对氧气的灵敏度高达95%以上。

3、高耐热性

氧传感器的第三个重要特性是高耐热性。氧化锆材料在高温环境下仍然能够保持原有的特性，这是传统的电化学传感器等无法达到的。因此，氧传感器可以在高温工作环境中稳定工作，例如火箭发动机、高温钢铁冶炼等领域。

4、反应速度快

由于氧化锆晶体具有微细的结构，因此氧化锆氧传感器可以实现很快的反应速度。在理想工作状态下，氧气分子只需经过一秒钟的时间就可以完全被吸附和转化，使得氧传感器能够对氧气浓度变化快速做出反应。

总的来说，氧化锆材料是目前氧传感器的首选材料，其高稳定性、高灵敏度、高耐热性和快速反应速度为氧传感器提供了卓越的特性，使其在航空、化工、环保等领域得到了广泛应用。