纳米复合金属氧化物的制备、表征和气敏性质研究

采用硝酸铜、硝酸铈为先驱物,乙二醇作溶剂,以改进的溶胶-凝胶法制备了纳米结构CuO/CeO2稀土复合氧化物.表征结果表明,制得的纳米材料的粒径为15 nm左右,而二次分布在20～50 nm之间.考察了焙烧温度、不同CuO含量复合材料敏感元件对CO,H2,C2H5OH,C6H6等气体的灵敏度影响.从实验得出,最佳焙烧温度为600℃,CuO含量为12%,掺入少量贵金属气敏性质得到进一步改进,是由掺杂质和复合物之间电子和化学叠加效应所致.通过制备过程参数控制,裁剪出高热稳定和最佳组成的纳米复合材料,对监测环境有毒和可燃气体具有较高灵敏度和选择性.研究结果也为稀土和过渡金属复合氧化物催化剂的制备与催化性质的研究提供了有益的借鉴.     

钙钛矿锰氧化物光探测特性及其在石油领域的应用

随着石油勘测开发范围不断地向地表深层拓展,传统的光学传感器已不能满足在更为恶劣环境中的探测需要,研制开发高灵敏、快速响应、适用于高温、高压环境的新型光探测材料与器件具有重要的意义.本文主要结合我们在钙钛矿锰氧化物薄膜和异质结光电特性方面的相关研究工作,介绍了将钙钛矿锰氧化物应用于高温环境光电探测的研究进展,包括调控并提高了光伏响应灵敏度,研究了相关材料器件随温度升高光电特性的变化规律以及开发了高温环境下具有稳定光伏响应的探测器结构.这些研究不仅对揭示强关联体系氧化物电子相互作用的物理机理具有积极意义,而且将在石油勘探、气井安防、油井检测等领域具有广阔的应用前景.     

Mg(Al)O催化环氧丙烷一步法合成碳酸二甲酯的研究

由水滑石焙烧制得镁-铝氧化物,使用镁-铝氧化物催化剂以环氧丙烷(PO)、二氧化碳和甲醇为原料一步催化合成了碳酸二甲酯(DMC)并联产碳酸丙烯酯(PC)和丙二醇(PG).实验表明,n(Mg)/n(Al)=8的水滑石经773 K焙烧后得到的催化剂对一步合成具有最佳的催化性能.在反应温度433 K和压力6 MPa下,使用镁-铝氧化物催化剂反应10 h后PO转化率达到100%,DMC选择性为20.2%.     

复合材料层合板参数灵敏度分析及优化设计

工程结构中的复合材料层合板的几何参数往往具有随机性质.如何研究随机参数层合板的灵敏度,并对参数进行优化分析,这对正确估计结构设计的可靠性有着非常重要的意义.用随机摄动法,导出了求反对称层合板响应灵敏度的计算公式,研究了随机参数反对称层合板响应的灵敏度和优化设计,并用网络法计算出最佳铺层角.     

稀土SnO2半导体氧化物的气敏性质研究

制作了掺 La_2O_3,CeO_2,Pr_6O_(11),Nd_2O_3稀土氧化物的 SnO_2烧结型半导体气敏元件,测定了它们对于乙醇、丙酮、煤气、甲烷等十多种气体的气敏特性,结果表明上述元件的灵敏度和选择性均比不掺稀土的 SnO_2元件高,此外,考察了元件的加热功率对灵敏度的影响,发现稀土对于某些气体具有化学增感作用.     

聚焦超声作用下SnO2气体传感器响应特性研究

针对金属氧化物半导体气体传感器相对于电化学、光学等气体传感器灵敏度较低的问题,提出利用聚焦超声波驱动金属氧化物半导体气体传感器敏感层附近的目标气体分子与敏感材料接触,促进目标气体与敏感材料之间的氧化还原反应,从而提高气体传感器的灵敏度.试验表明,聚焦超声波能大幅提高氧化物半导体气体传感器的灵敏度,在一定强度的聚焦超声波作用下,SnO₂气体传感器的灵敏度最大可提高4倍.     

α-Al2O3负载稀土-碱土复配钝化剂的钝钒效果研究

采用MAT装置,以正庚烷为原料,在反应温度为550℃和液空速为10h^-1下,模拟工业FCC条件研究稀土氧化物加量、碱土氧化物加量的稀土-碱土复配钝化剂的钝钒效果。实验结果表明：在以α-Al2O3为载体时,所负载的稀土氧化物、碱土氧化物的钝化剂能够起到钝钒的效果,且负载的稀土氧化物、碱土氧化物在钝钒效果上都分别显示出了它们所具有的最佳含量。     

用CCITT改良法计算数字光纤接收机灵敏度的通用程序设计

本文根据用CCITT改良法计算光纤接收机灵敏度的要求,使用FORTRAN 77语言,编写了一个计算灵敏度和最佳增益的计算机通用程序.该程序可以同时对使用不同输入波形(高斯波和矩形波)、不同检测器(APD或PIN)、不同前置放大器、不同线路码型的接收机灵敏度及最佳增益进行计算,并对实际光纤接收机作了验证.     

高岭土负载稀土—碱土复配钝化剂的研究

采用MAT装置，以正庚烷为原料，在反应温度550℃和液空速10h^-1条件下，模拟工业FCC条件研究稀土氧化物加量，碱土氧化物加量的稀土－碱土复配钝化剂的钝钒效果。实验结果表明：在以高岭土为载体时，所负载的稀土氧化物，碱土氧化物的钝化剂能够起到钝钒的效果，且负载的稀土氧化物，碱土氧化物在钝钒效果上都分别显示出它们所具有的最佳含量。     

CdO-Fe_2O_3复合氧化物半导体气敏材料的制备和性能

采用化学共沉淀法，制备了系列ＣｄＯ－Ｆｅ２Ｏ３复合氧化物气敏半导体材料，研究了制备条件对电导和气敏性能的影响．结果表明：组分氧化物之间在２５０℃开始发生反应；Ｃｄ／Ｆｅ＝１／２共沉淀粉料在６００℃时形成单一尖晶石ＣｄＦｅ２Ｏ４相；电导率和气敏性能随材料体系的化学组成及烧成温度不同而变化；Ｃｄ／Ｆｅ为１／２产物对乙醇有最高灵敏度和很好的选择性；优化制备工艺制得的气敏元件，对低浓度乙醇气体（１００ｐｐｍ）灵敏度高达２０多倍，相当于１０００ｐｐｍ汽油灵敏度的５倍左右，具有应用开发前景．     

rGO/Ce掺杂SnO_2复合纳米纤维的制备及H_2S气敏性能研究

采用静电纺丝法制备还原氧化石墨烯(rGO)/SnO_2复合纳米纤维,研究了Ce掺杂及掺杂量对rGO/SnO_2纳米纤维的微结构与气敏性能的影响.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM,带SAED)、X射线衍射仪(XRD)及拉曼光谱仪(Raman)对复合纳米纤维的结构与形貌进行表征.结果表明:不同含量Ce掺杂对复合纳米纤维的晶体结构和形貌均无明显影响.气敏测试结果表明:不同的Ce掺杂量均能改善rGO/SnO_2纳米纤维对H_2S的灵敏度,在Ce掺杂摩尔分数为3%时复合材料对H_2S具有最佳的气敏性能,在75℃时5μL/L H_2S气体的灵敏度高达300,同时选择性和响应恢复性能也均有显著提高.     

二氧化锡材料对异丙醇的敏感特性研究

基于纳米材料SnO_2的气敏元件对大多数的挥发性气体具有敏感性,以SnO_2为基料制备了旁热式异丙醇气敏元件.对比了纯SnO_2气体元件和掺杂ZnO气体元件对异丙醇的气敏特性,通过控制变量法,选择在相同的烧结温度或工作温度下进行测试.结果表明:在烧结温度为400℃,工作温度为300℃的条件下,掺杂为1%ZnO的SnO_2气敏元件对异丙醇气体的气敏特性较好.讨论了SnO_2材料对异丙醇的敏感机理.     

二氧化锡／多孔硅／硅的吸附特性

研究了二氧化锡／多孔硅／硅（ＳｎＯ＿２／ＰＳ／Ｓｉ）的光伏谱和吸附性质，由分析光伏谱得出在ＳｎＯ＿２／ＰＳ／Ｓｉ之间存在着二个异质结：一个是ＳｎＯ＿２／ＰＳ异质结；另一个是ＰＳ／Ｓｉ异质结，当样品吸附ＣＯ气体后，光电压明显减少，实验结果表明，利用光电压的变化可以检测ＣＯ等有害气体．本文对新气体敏感材料ＳｎＯ＿２／ＰＳ／Ｓｉ的有关气体吸附机制进行了讨论．     

ZnO/SnO_2双层薄膜型气敏传感器

将纯的ZnO及SnO_2采用等离子溅射法制成ZnO/SnO_2双层膜,用XPS,SEM,XRD等手段对薄膜进行了分析测试。比较了单层SnO_2及ZnO薄膜与双层ZnO/SnO_2膜的气敏性质,发现双层膜较单层膜在灵敏度及选择性上都有所提高。简单讨论了元件的气敏机制。     

离子束轰击对SnO2超微粒子薄膜性质的影响

采用直流气放电活化反应蒸发法，沉积成ＳｎＯ２超微粒子薄膜。以不同能量的离子束轰击薄膜表面，用扫描电子显微镜、俄歇电子能谱仪等，分析了离子束作用对ＳｎＯ２ＵＰＦ表面形貌和化学组成的影响，同时研究了离子束作用前后，ＳｎＯ２ＵＰＦ对乙醇的气敏性质的变化。     

MO-PECVD SnO2气敏薄膜的制备及表征

目的 探索制备SnO2薄膜的最佳工艺，研究氧分压与其薄膜元件气敏性能间的关系。方法 以金属有机化合物(MO)四甲基锡[Sn(CH3)4]为源物质，采用等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)。利用X射线衍射仪和扫描电镜(SEM)对薄膜的晶体结构、SnO2晶体的颗粒度进行了表征，对不同样品的气敏性能做了测试分析。结果 优化出制备SnO2薄膜的最佳工艺。结论 氧分压是影响SnO2颗粒尺寸大小及薄膜元件气敏性能的重要因素。     

甲醛气体传感器的研究

以纳米材料SnO_2、Zn O为原料的气敏传感器对大多数VOC气体具有敏感性.以SnO_2和ZnO为基料制作旁热式甲醛气敏元件,并比较二者的气敏特性.选用对甲醛敏感的SnO_2材料作为元件基料,为改善其对甲醛的气敏特性,选择0.3%La_2O_3、0.5%La2O3、0.7%La_2O_3的3种比例掺杂,运用控制变量法分别在不同烧结温度和不同工作温度下进行测试.结果表明:掺杂0.3%La_2O_3的SnO_2气敏元件在烧结温度为700℃,工作温度为300℃下对甲醛的气敏特性良好.     

NO_x对掺杂贵金属的SnO_2气敏元件特性的影响

本文报道了掺杂Ｐｄ和Ｐｔ等贵金属的ＳｎＯ＿２气敏元件置于ＮＯ＿ｘ气氛中，灵敏度发生明显下降的现象。分析认为，其主要原因是元件中的贵金属受到了ＮＯ＿ｘ污染．ＸＰＳ分析表明，污染后的Ｐｄ３ｄ＿（５／２）已确有化学位移。     

温度循环条件下镀锡引脚的晶须生长

在热循环条件下,对电镀纯Sn覆层的器件引脚的锡须生长进行了评估.当器件经历500与1 000次温度循环后,纯Sn镀层表面会产生致密的热疲劳裂纹,伴随生长出许多锡须.由于镀层表面的SnO2氧化膜与镀层中Sn的热膨胀系数(CTE)存在较大的差异,在温度循环条件下发生SnO2与Sn的热失配,进而在其界面处产生了极大的交变应力,最终导致SnO2氧化膜破裂,为锡须生长提供了条件.此外,在Sn镀层与Cu基板界面处形成的Sn-Cu金属间化合物(IMC),提供了锡须生长的驱动力.镀层中的Sn原子在压应力的驱动下,沿着氧化物表面裂纹位置挤出,从而释放了压应力形成锡须.在锡须生长的初始阶段,阻力较大,故而速率较慢,在锡须突破表面氧化物层后,阻力较小,故加速了锡须的生长.     

SnO2纳米线阵列的制备及纳米器件的制作

采用简单的溶胶-凝胶方法在多孔阳极氧化铝模板(AAM)的微孔中制备了高度有序的SnO2纳米线阵列。XRD,SEM和TEM对样品进行了结构和形貌的表征,结果表明,高度有序的SnO2纳米线具有四方相的多晶结构,纳米线连续均匀;并对SnO2纳米线阵列的生长机理进行了探讨;最后用聚焦离子束沉积设备制作了单根SnO2纳米线器件。