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致密扩散障碍层型极限电流氧传感器在冶金、化工、汽车等领域具有重要应用前景，对于提高燃料燃烧效率、实现节能减排具有重要意义。
本文采用共沉淀法制备了Y0.08Zr0.92O2-δ(8YSZ)固体电解质材料和(La0.4Ce0.6O2-δ)1-x(FeO1.5)x(x=0、0.04、0.10和0.20)混合导体材料，采用柠檬酸-硝酸盐法制备La0.7Sr0.3MnO3(LSM)混合导体材料，利用XRD、SEM、范德堡直流四探针法、交流阻抗谱法和阻塞电极法对合成材料的晶体结构、化学相容性、微观形貌、总电导率、离子电导率和电子电导率进行了分析。以(La0.4Ce0.6O2-δ)0.96(FeO1.5)0.04为扩散障碍层，以8YSZ为固体电解质，利用瓷片复合法制备了极限电流型氧传感器，测试了氧传感性能;以(La0.4Ce0.6O2-δ)0.96(FeO1.5)0.04为致密扩散障碍层，以8YSZ为固体电解质，利用共压共烧法制备了极限电流型氧传感器，测试了氧传感性能;以LSM为扩散障碍层，以8YSZ固体电解质为基体，利用旋转涂覆制备了氧传感器，研究了不同制备工艺参数对扩散障碍层显微结构和厚度的影响规律，测试了氧传感性能。
得出以下重要结论:
(1)(La0.4Ce0.6O2-δ)1-x(FeO1.5)x(x=0、0.04、0.10和0.20)为面心立方结构;当x=0.10和0.20时，生成少量钙钛矿型结构的LaFeO3杂相。空气气氛中，(La0.4Ce0.6O2-δ)1-x(FeO1.5)x的电导率随温度而增大，随掺杂量增加，先增大后减小;(La0.4Ce0.6O2-δ)0.96(FeO1.5)0.04具有最高的离子和电子电导率。
(2)利用瓷片复合法制备的(La0.4Ce0.6O2-δ)1-x(FeO1.5)x致密扩散障碍层极限电流型氧传感器的测氧范围、工作温度和工作电压分别为0.7％-13.2％、850℃和1.55-1.74V;极限电流与氧浓度呈线性关系:IL(mA)=9.43+1.19xO2(0.7mol％＜xO2＜13.2mol％);极限电流随温度的升高而增加，极限电流的对数与温度的倒数呈线性关系:logIL(mA)=5.37-4666.81/T(K-1);极化电阻随氧含量的增加而减小，在850℃、氧含量为0.7％-13.9％的条件下，极化电阻变化为从80.5Ω降低到44.7Ω。
(3)利用共压共烧法制备的(La0.4Ce0.6O2-δ)1-x(FeO1.5)x致密扩散障碍层极限电流型氧传感器在850℃时的测氧范围为0.3％-11.2％，极限电流数值与氧含量呈线性关系:IL(mA)=10.60+1.35xO2(0.3mol％＜xO2＜11.2mol％);极限电流的对数与温度的倒数呈线性关系logIL(mA)=3.26-2085.12/T(K-1)。
(4)采用旋转涂覆法制备的致密扩散障碍层极限电流氧传感器具有良好的性能。制备最佳工艺参数为:乙基纤维素粘结剂含量3％、涂覆次数7次和烧结条件1400℃保温10h。氧传感器在700-850℃温度范围内和一定的氧含量条件下均具有良好的极限电流平台，氧传感器极限电流平台出现的氧含量范围:700℃时为:0.4％-9.9％;750℃时为:0.2％-13.8％;800℃时为0.5％-15.1％;850℃时为:0.7％-20.8％。测氧范围随着温度的升高而增加。极限电流平台与氧气含量呈现良好的线性关系:IL(mA)=13.25+4.23xO2(0.4mol％＜xO2＜9.9mol％)、在750℃条件下IL(mA)=10.41+6.75xO2(0.2mol％＜xO2＜13.8mol％)、在800℃条件下IL(mA)=25.40+11.03xO2(0.5mol％＜xO2＜15.1mol％)和在850℃条件下IL(mA)=21.02+17.47xO2(0.7mol％＜xO2＜20.8mol％)。不同温度下极限电流平台的对数与温度的倒数呈线性相关:logIL(mA)=6.29-4712.60/T(K-1)。
本文采用共沉淀法制备了Y0.08Zr0.92O2-δ(8YSZ)固体电解质材料和(La0.4Ce0.6O2-δ)1-x(FeO1.5)x(x=0、0.04、0.10和0.20)混合导体材料，采用柠檬酸-硝酸盐法制备La0.7Sr0.3MnO3(LSM)混合导体材料，利用XRD、SEM、范德堡直流四探针法、交流阻抗谱法和阻塞电极法对合成材料的晶体结构、化学相容性、微观形貌、总电导率、离子电导率和电子电导率进行了分析。以(La0.4Ce0.6O2-δ)0.96(FeO1.5)0.04为扩散障碍层，以8YSZ为固体电解质，利用瓷片复合法制备了极限电流型氧传感器，测试了氧传感性能;以(La0.4Ce0.6O2-δ)0.96(FeO1.5)0.04为致密扩散障碍层，以8YSZ为固体电解质，利用共压共烧法制备了极限电流型氧传感器，测试了氧传感性能;以LSM为扩散障碍层，以8YSZ固体电解质为基体，利用旋转涂覆制备了氧传感器，研究了不同制备工艺参数对扩散障碍层显微结构和厚度的影响规律，测试了氧传感性能。
得出以下重要结论:
(1)(La0.4Ce0.6O2-δ)1-x(FeO1.5)x(x=0、0.04、0.10和0.20)为面心立方结构;当x=0.10和0.20时，生成少量钙钛矿型结构的LaFeO3杂相。空气气氛中，(La0.4Ce0.6O2-δ)1-x(FeO1.5)x的电导率随温度而增大，随掺杂量增加，先增大后减小;(La0.4Ce0.6O2-δ)0.96(FeO1.5)0.04具有最高的离子和电子电导率。
(2)利用瓷片复合法制备的(La0.4Ce0.6O2-δ)1-x(FeO1.5)x致密扩散障碍层极限电流型氧传感器的测氧范围、工作温度和工作电压分别为0.7％-13.2％、850℃和1.55-1.74V;极限电流与氧浓度呈线性关系:IL(mA)=9.43+1.19xO2(0.7mol％＜xO2＜13.2mol％);极限电流随温度的升高而增加，极限电流的对数与温度的倒数呈线性关系:logIL(mA)=5.37-4666.81/T(K-1);极化电阻随氧含量的增加而减小，在850℃、氧含量为0.7％-13.9％的条件下，极化电阻变化为从80.5Ω降低到44.7Ω。
(3)利用共压共烧法制备的(La0.4Ce0.6O2-δ)1-x(FeO1.5)x致密扩散障碍层极限电流型氧传感器在850℃时的测氧范围为0.3％-11.2％，极限电流数值与氧含量呈线性关系:IL(mA)=10.60+1.35xO2(0.3mol％＜xO2＜11.2mol％);极限电流的对数与温度的倒数呈线性关系logIL(mA)=3.26-2085.12/T(K-1)。
(4)采用旋转涂覆法制备的致密扩散障碍层极限电流氧传感器具有良好的性能。制备最佳工艺参数为:乙基纤维素粘结剂含量3％、涂覆次数7次和烧结条件1400℃保温10h。氧传感器在700-850℃温度范围内和一定的氧含量条件下均具有良好的极限电流平台，氧传感器极限电流平台出现的氧含量范围:700℃时为:0.4％-9.9％;750℃时为:0.2％-13.8％;800℃时为0.5％-15.1％;850℃时为:0.7％-20.8％。测氧范围随着温度的升高而增加。极限电流平台与氧气含量呈现良好的线性关系:IL(mA)=13.25+4.23xO2(0.4mol％＜xO2＜9.9mol％)、在750℃条件下IL(mA)=10.41+6.75xO2(0.2mol％＜xO2＜13.8mol％)、在800℃条件下IL(mA)=25.40+11.03xO2(0.5mol％＜xO2＜15.1mol％)和在850℃条件下IL(mA)=21.02+17.47xO2(0.7mol％＜xO2＜20.8mol％)。不同温度下极限电流平台的对数与温度的倒数呈线性相关:logIL(mA)=6.29-4712.60/T(K-1)。