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.     

探讨金属铟与氧化铟粉末混合物在低压氧环境中的反应

判断反应4In(液)+In_2O_3(固)=3In_2O(气)的自发性,并验证这一反应在指定条件(即860℃及2×10~(-4)乇氧分压)下没有发生或即使发生也可忽略。实验证明,反应2In(液)+1/2 O_2(气)=In_2O(气)在2×10~(-4)乇氧分压条件下是存在的。指出,这一反应是应用金属铟与氧化铟粉末混合物反应蒸发制备氧化铟透明导电薄膜的有效源区反应。此外还指出,在蒸发源区添加氧化铟粉末将减小蒸气物质的蒸发速率,不利于提高氧化铟薄膜的生长速率。     

In2O3多孔有序薄膜的制备及其对丁酮气敏特性

利用气/液界面自组装法和溶液浸渍转移法制备了单层和双层氧化铟多孔有序气敏薄膜,并对其进行了气敏特性测试,同时利用多物理场耦合进行气敏特性仿真研究.结果表明,制备的气敏薄膜具有规则的孔道结构,孔壁呈现为具有大比表面积的片状结构.基于该气敏材料的气体传感器对丁酮表现出优良的气敏特性,单层In₂O₃多孔有序气体传感器在最佳工作温度350℃的条件下对质量分数为100×10^-6的丁酮的灵敏度为15.37,响应时间仅为4.3s;双层In₂O₃多孔有序气体传感器在最佳工作温度375℃的条件下对质量分数为100×10^-6的丁酮的灵敏度为20.45,响应时间为22.7s.仿真结果与气敏特性测试结果吻合较好.     

抗湿性Υ—Fe_2O_3气敏特性研究

对掺Ni—γ—Fe_2O_3的气敏特性进行了测试研究.掺Ni—γ—Fe_2O_3具有对多种还原性气体和有机溶剂气体普遍敏感的特性。用它作气敏材料制得气敏元件,工作条件适宜,响应恢复时间短,效果好,同时,发现掺Ni—γ—Fe_2O_3材料具有良好的抗湿特性。可用于我国南方高湿地区.对γ—Fe_2O_3的体控型气敏机理也进行了讨论。     

纳米氧化铟/硅纳米孔柱阵列的酒敏特性

以硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)为衬底、高纯金属铟为铟源,采用化学气相沉积法制备了氧化铟(In_2O_3)/Si-NPA复合纳米体系,并对其表面形貌和结构进行了表征.结果表明,In_2O_3/Si-NPA中In_2O_3具有体心立方结构,其薄膜由粒径为100~400 nm的纳米颗粒和长约为1μm、直径约为300 nm的纳米棒组成,而这些纳米颗粒、纳米棒均由平均粒径约为19 nm的In_2O_3纳米晶粒组成.气体传感性能测试结果表明,In_2O_3/Si-NPA对低含量酒精具有较高的响应度和良好的选择性.当酒精的体积分数为2×10~(-6)时,器件的响应值达到463%,响应和恢复时间分别为15 s和8 s.     

水热法制备Ag-In_2O_3纳米粉体及其甲醛气敏性能

通过简单的水热反应,结合煅烧工艺制备了不同掺杂浓度(摩尔比0%-8%)的系列Ag-In_2O_3纳米颗粒。通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对制备的样品形貌和物相进行分析,并对其进行了甲醛气敏性能测试。实验结果表明:得到的粉体为形貌不规则的纳米颗粒;未掺杂的样品为立方相In_2O_3,掺杂的样品为单质Ag和立方相In_2O_3的混合物;4%掺杂的Ag-In_2O_3对应的传感器对甲醛的气敏性能最好。文章简单分析了样品的生长机理,并用Wolkenstein’s模型解释了样品对甲醛的敏感机理。     

水热法制备Fe_2O_3微米球及其气敏性能研究

半导体电阻式气体传感器具有灵敏度较高、响应迅速、制备成本较低、易于小型化等优点,已经成为近年来传感器研究的重点.本文通过水热法制备出Fe_2O_3微米球并研究其对酒精的气敏性能.结果显示制备的Fe_2O_3微米球纯度高,表面粗糙,对酒精气体显示出优异的响应特性,具有灵敏度高、稳定性好和优异浓度线性特征等特点.这项工作将为高性能酒精气体检测仪提供新的候选材料.     

铁系气敏材料及其化学制备技术

γ-Fe_2O_3气敏材料是铁系气敏材料的先导,它具有原料易得、价廉、灵敏度和选择性高以及不受湿度影响的优点.但是它的热稳定性较差.在此基础上开发出了α-Fe_2O_3气敏材料,以克服这一缺点.本文探讨了铁系材料的气敏机理,着重提出了α-Fe_2O_3的气敏机理及其模型.根据机理给出了制备铁系气敏材料的基本工艺.     

WO3基的气敏传感器的研究现状及气敏性能提升的机理分析

随着市场对有机挥发性气体检测技术要求的日益提高,金属半导体气敏传感器由于其工作温度较低、循环稳定性好、响应和恢复时间短等特点而受到广泛关注.三氧化钨(WO₃)作为一种典型的n型金属半导体气敏材料,由于其特殊的气敏特性而在探测各类有毒有害物质的领域中受到了人们普遍重视.传感材料的结构和形貌、暴露晶面、金属氧化物和贵金属离子的引入,对改善材料的气敏性能起着关键性的作用.文章介绍了WO₃气敏传感器材料对各种气体的应用,提出基于WO₃的气敏传感器研究过程中所面临的难题,并对其未来发展方向进行了展望.     

掺锡In_2O_3薄膜的晶粒生长及其微观结构性质研究

以氧化锡(SnO_2)掺杂的氧化铟(In_2O_3)陶瓷靶作为溅射源材料,利用射频磁控溅射工艺在普通玻璃基底上沉积了掺锡In_2O_3(In_2O_3:Sn)薄膜样品,通过XPS、XRD和SEM等表征手段,研究了基底温度对薄膜晶粒生长和微观结构的影响.结果表明,所有In_2O_3:Sn样品均为多晶薄膜并具有体心立方铁锰矿晶体结构,基底温度对晶粒生长特性和微观结构性能具有明显的影响.基底温度升高时,薄膜沿(222)晶面的织构系数和平均晶粒尺寸先增大后减小,而位错密度和晶格应变则呈现相反的变化趋势.当基底温度为250℃时,In_2O_3:Sn样品沿(222)晶面的织构系数最高、平均晶粒尺寸最大、位错密度最小、晶格应变最低,薄膜具有最佳的(222)晶面择优取向生长特性和微观结构性能.     

新型碳纳米管复合薄膜材料的气敏性能

采用射频反应磁控溅射锡(Sn)靶和钨(W)靶的方法制备了SnO2/WO3/MWCNT复合薄膜材料和相应的气敏传感器,通过FSEM、XRD和XPS等方法分析了复合薄膜材料的横断面表面形貌、物相结构及表面化学组成,测试了该气敏传感器的灵敏度、选择性和响应恢复等气体敏感性能.实验结果表明:该复合薄膜气敏传感器具有较好的气敏性能,对NO2有较好的灵敏度,对其他干扰气体不敏感;SnO2/WO3/MWCNT薄膜中,W、Sn、C主要以W+6、Sn+4和C的形式存在.文中还对气敏响应机理进行了初步的分析与讨论.     

金属氧化物气敏传感器

根据检测气体的种类、组成成分和工作原理对气体传感器进行了分类,并详细介绍了金属氧化物的气敏机理和纳米技术对材料气敏性能的影响;着重从物理方法和化学方法两个方面介绍金属氧化物纳米颗粒的合成;探讨了气体传感器的发展方向.     

基于碳纳米管的气敏传感器研究进展

碳纳米管（CNTs）具有独特的电学、力学、物理、化学性能。可对许多气体进行选择吸附和快速检测。近年来,碳纳米管在气敏传感领域的研究及应用取得了显著进展。碳纳米管气敏传感器具有体积小、常温下即可检测、灵敏度高、响应速度快等优点。综述了本征碳纳米管气敏传感器、碳纳米管气敏传感器的功能化修饰、碳纳米管气敏传感器在呼吸检测中的应用等研究进展。为提高碳纳米管气敏传感器的气敏性能（灵敏度、选择性、响应时间和可重复性）、增大检测气体种类。目前主要通过使用不同材料（有机聚合物、金属、金属氧化物）对碳纳米管进行合理的功能化修饰。在进一步研究中,应重视发展除加热和紫外光照射之外的新脱附技术、研究复杂气体环境中特定气体的选择性检测、将传感器阵列技术用于CNTs气敏传感器、实现商业化的电子器件等问题及挑战。     

基于恒流桥的醇系物气体检测模型设计与实现

设计了一种基于恒流桥的SnO2气敏传感器检测模型,该模型利用恒流源实现气敏元件阻值与输出电压呈线性关系,以提高气敏传感器检测准确度.实验结果表明传感器阻值随甲醇、乙醇、丙醇气体浓度增加呈乘幂函数衰减规律变化,检测浓度范围为0～1569.00mg.m-3,并对一定浓度范围实验数据进行归一化处理,能进一步提高测量准确度.     

基于气敏传感器的研究与电路设计

气体传感器又称"气敏传感器",常用的气体传感器主要用来检测可燃、有毒气体。其种类繁多,按所用气敏材料及气敏特性的不同,可分为半导体式、固体电解质式、电化学式、接触燃烧式、高分子式等种类。由HS-3C核心元件设计的酒精浓度测试电路可以用来测试驾驶员、其他风险作业人员是否饮酒或探测乙醇的浓度;用M008设计的气体浓度检测电电路可以检测多种可燃、有毒气体;由QM-N5核心元件设计的煤气浓度检测电路不仅用于煤气,几乎可以检测所有常用可燃气体。     

基于恒流电桥的SnO2气体传感器动态测试系统

为了准确测量室内苯气体含量,设计了一款基于恒流电桥的SnO2气敏传感器苯气体动态智能测试系统．并以C8051F020微处理器为核心,设计了恒流电桥测试电路,实现气敏元件阻值与输出电压呈线性关系．动态加热电路采用微处理器实时监测电源电压,自动调整输出PWM信号占空比,精确控制传感器加热温度,提高气敏传感器检测准确度．结果表明：传感器阻值随气体浓度增加呈乘幂函数衰减规律变化,检测苯气体质量浓度范围为87．86～1757．20mg·m^-3.本系统具有低功耗、高精度、智能化、低成本等特点．     

铟锡氧化物电子结构和光学性质的第一性原理研究

透明导电氧化物薄膜具有高的可见光透明度和较低的电阻系数,已成为当前的研究热点.早期关于氧化铟材料的理论研究没有考虑In原子4d电子的交换关联库伦位能,使得计算的带隙值远低于实验值;另外关于Sn原子掺杂的氧化铟物理特性的研究比较少,不同掺杂位置对材料结构和电子结构的影响缺乏系统的研究.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理的LDA+U方法系统研究了Sn掺杂In_2O_3材料的电子结构和光学性质.研究表明Sn的引入能降低In_2O_3体系的禁带宽度,并在禁带中引入主要由Sn-5p轨道上的电子构成的杂质能级,禁带宽度的降低和杂质能级的引入可以改变In_2O_3材料对可见光的透明度,并可提高其电导率.Sn离子掺杂后体系的几何结构和电子结构发生改变是导致体系一系列性质发生改变的原因.通过Mulliken布局分析得知掺杂后的Sn-O键相比于掺杂前的In-O键的键长变短,同时前者比后者的离子键成份更强.     

新型多壁碳纳米管复合薄膜材料气敏性能研究1

采用射频反应磁控溅射锡（Sn）靶和钨（W）靶的方法制备了SnO2/WO3/MWCNT复合薄膜材料和气敏元件,通过XRD和XPS实验分析了复合薄膜材料的物相结构及表面化学状态,测试了该气敏传感器的气体敏感性能,包括灵敏度、选择性等特性,实验结果表明,该复合薄膜气敏传感器表现出较好的气敏性能,对NO2有较好的灵敏度,对其他干扰气体不敏感。对实验结果与气敏响应机理进行了初步的分析与讨论。     

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.     

水热法合成Ce-ZnSnO3材料及其对正丁醇的气敏性能

基于化工厂对正丁醇气体的实际检测需求,采用水热法合成了一种新型的Ce-ZnSnO₃材料,通过XRD、SEM、TEM及XPS对材料的晶体结构、微观形貌以及氧缺陷含量进行了表征,并研究了基于Ce-ZnSnO₃材料作为气敏传感器涂层材料的可行性.结果表明:在350 ℃条件下,该材料对体积分数0.01%的正丁醇气体的响应值达2 606.473,响应/恢复时间仅为6 s/26 s,同时具有优异的选择性可成为一种检测正丁醇气体的传感材料.