水热法制备三氧化钨的气敏响应研究进展

近年来,三氧化钨作为一种潜能材料在各种应用领域特别是在气敏传感器方面引起了广泛关注。综述了气敏响应的原理,灵敏度的灵活表示以及目前三氧化钨水热合成和气敏性研究的实验结果。三氧化钨的形貌和结构在很大程度上决定着其气敏性能。由于表面活性区域或体表比的增加能增强利于气体探测的一些性质,所以,晶粒的尺寸有待减小。在众多制备方法中,水热法可以用来制备出各种要求的形貌和结构,且尺寸较小。在水热处理过程中,添加一些辅助试剂还有助于调控三氧化钨的尺寸大小,表面形貌、形状和晶体结构等。大多数关于气体探测的工作都是致力于提高三氧化钨的灵敏度,实现对低浓度气体的探测,扩大探测的气体种类等。事实上,通过优化制备方法,掺杂以及电极的设计等在这些方面都已经取得了很大的成功。但是,得到的这些三氧化钨基气体传感器通常仅能在高于150℃的工作温度下才能发挥出较好的气敏性能。三氧化钨基气体传感器未来研究方向:一方面,寻求新的掺杂材料,使用某些辅助试剂,准确控制制备条件来优化三氧化钨的气敏特性将是人们广泛采用的途径;另一方面,改变探测气体的方式(不测试三氧化钨电学性质的变化),通过记录三氧化钨基传感器光学性质的变化来分析器气敏响应。     

纳米WO3材料NO2气敏特性的研究

通过热分解法 ,制备获得纳米WO3 材料 ,以此WO3 为气敏材料 ,应用溶胶凝胶法 ,制备纳米SiO2 掺杂材料 ,研制NO2 气敏元件 .该元件对NO2 气体有较高的灵敏度和较好的选择性 .利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪 ,分析材料的微观结构 ,进行气敏特性机理探讨 .     

纳米WO3材料NO2气敏特性的研究

通过热分解法 ,制备获得纳米WO3 材料 ,以此WO3 为气敏材料 ,应用溶胶凝胶法 ,制备纳米SiO2 掺杂材料 ,研制NO2 气敏元件 .该元件对NO2 气体有较高的灵敏度和较好的选择性 .利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪 ,分析材料的微观结构 ,进行气敏特性机理探讨 .     

微波水热法制掺铈SnO_2纳米气敏材料及其性能

采用微波水热法制备SnO2纳米粉体,应用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对粉体进行结构表征和微观形貌观察;以所得粉体为原料制备厚膜气敏元件,对其进行气敏性能测试。结果表明:铈离子(Ce3+)的掺杂对SnO2晶粒的生长有抑制作用,掺杂后颗粒粒径约为50 nm;前驱体煅烧温度为700℃时,Ce3+的掺杂可改变SnO2气敏元件对某些气体的灵敏度,当工作温度为370℃时,掺杂x(Ce3+)=5%的气敏元件对乙醇的灵敏度达到20.5,对丙酮的灵敏度达到22,均高于未掺杂Ce3+的气敏传感器的灵敏度;Ce3+的掺杂可以降低厚膜气敏元件的本征电阻,提高其工作稳定性。     

材料制备对H2S元件气敏特性的影响

用不同方法制备H2 S气敏元件 .将 (CH4) 5H5[H2 (WO4) 6]·H2 O重结晶热分解得到纳米WO3 材料 ,再掺杂ZnS以及Al2 O3 制得的气敏元件对微量H2 S气体具有较好的灵敏度、选择性和较快的响应恢复特性 .用X射线衍射仪分析了材料的微观结构 .     

三维结构ZnO基乙醇气敏材料的制备及改性

以尿素为沉淀剂,基于溶剂热法制备出具有特殊三维结构的纳米ZnO,并通过改变Ag的掺杂量制备乙醇气敏材料.利用XRD和SEM对所得产物的晶体结构及微观形貌进行表征, 采用静态配气法对制得的气敏元件进行性能检测.实验结果表明:与纯3D-ZnO相比,掺杂Ag可以有效地改善三维ZnO材料对乙醇气体的气敏性能.且当Ag掺杂质量分数为1.5 % 时,气敏元件对体积分数0.1%乙醇气体的响应值达31.61,工作温度由350℃降至200℃,同时响应/恢复时间缩短至10s/10s且乙醇选择性提高.     

CO气敏元件及其响应特性的实验研究

本文对以SnO_2为基体材料的选择性CO气敏元件的研制进行了进一步的探讨,通过适当的掺杂和控制工作温度,得到了在低浓度下具有较好的稳定性、选择性和较高的灵敏度的元件,并对测量和应用方法作了一些讨论。     

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。     

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.     

In~(3+)掺杂SnO_2纳米粉体的制备及气敏性能研究

以自制的SnO2和In2O3为原料,通过固相研磨法制得了一系列掺有In3+的SnO2纳米粉体,利用X射线衍射仪、透射电镜等测试手段对材料的结构、形貌进行了测量和表征.将该材料制成气敏元件,采用静态配气法测试了材料的对Cl2,NO2,H2,H2S,乙醇,甲醛等气体的气敏性能.探讨了掺杂量、工作电压对SnO2粉体材料气敏性能的影响.研究发现:其中当掺杂In2O3的质量分数为3%时,元件在加热电压为3.5 V下对体积分数为30×10-6的Cl2的灵敏度达到3036,而对其他气体几乎没有响应或者响应很小,元件具有较好的响应-恢复特性,响应时间和恢复时间分别是3 s和8 s,最后简要讨论了SnO2对的Cl2气敏机理.     

剑状微棒ZnO材料的水热合成与气敏性能研究

以氯化锌(ZnCl2)和25%浓度氨水为原料,CTAB表面活性剂存在时,利用水热法制备了剑状微棒ZnO材料.采用X射线衍射仪和透射电镜等测试手段,对其物相和结构进行了表征.结果表明:此粉体材料结晶良好,直径小于4μm,长度为35μm.利用该材料制成气敏元件,并用静态配气法测试了元件的气敏性能.研究发现:元件在200℃工作温度下,对丙酮气体有很好的灵敏度和选择性及较好的响应恢复特性.并对气敏机理进行了探讨.     

金属半导体氧化物气敏性能研究进展

简介金属氧化物半导体气敏元件的掺杂技术，探讨了掺杂作用的机理，列举对最典型半导体气敏元件的掺杂和对其灵敏度和选择性的影响作用。     

CO选择性厚膜气敏元件及其特性

本文采用丝网印刷技术制作了CO选择性厚膜气敏元件,并对其加热器特性及气敏特性进行了研究。结果表明,元件的电参数具有较好的一致性;在低温下对CO具有较高的灵敏度和选择性。加热器在CO的工作温度下具有一定的稳定性。     

CdS纳米颗粒掺杂对ZnO气敏性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了CdS-ZnO复合纳米颗粒,通过把纳米颗粒旋涂在叉枝Au电极上,制得传感器元件来研究CdS纳米颗粒掺杂对ZnO气敏性能的影响.利用X射线衍射研究了CdS-ZnO纳米颗粒的相结构,研究表明当CdS含量为1%与3%时,ZnO纳米颗粒的结晶度相对较好.透射电镜研究表明:CdS掺杂后,ZnO颗粒仍处在纳米尺度范围,大小约为10 nm,同时小的纳米颗粒容易团聚在一起,形成大小约为200 nm的纳米球.通过对CdS-ZnO纳米颗粒传感器气敏性能的系统研究,发现当CdS纳米颗粒的含量为3%时,传感器在室温下对NH3气体的灵敏度和选择性较好,且重复性较好.最后初步讨论了CdS掺杂的ZnO气体传感器与NH3气体相互作用的气敏机理.     

Pt掺杂ZnSnO3纳米立方体对ppb级NO2的敏感强化研究

采用简易的一步水热法优化合成出不同Pt浓度掺杂的钙钛矿型ZnSnO₃纳米立方体（ZSNCs）,并利用XRD、SEM、TEM、EDS和XPS等表征手段对所制备材料的晶体结构、微观形貌、表面特性等进行了详细的分析表征。研究发现,所制备的Pt掺杂ZSNCs纳米立方体形貌均一,边长约为 400 nm,引入的Pt以PtO和PtO₂的形式均匀负载在ZSNCs纳米立方体的表面上。以所获Pt掺杂ZSNCs纳米立方体为敏感材料制备出气敏元件,并详细研究了其气敏特性。结果表明,Pt掺杂可有效提升ZSNCs纳米立方体对NO₂的敏感能力,当Pt掺杂浓度为1%（Pt/Zn摩尔比）时,ZSNCs纳米立方体对NO₂具有最佳的气敏特性。在125℃的最佳工作温度下,1% Pt掺杂ZSNCs纳米立方体对500 ppb NO₂的灵敏度为16,是未掺杂ZSNCs纳米立方体的11倍,且检测下限低于50 ppb,同时气敏元件也具有优异的稳定性和NO₂选择性。结合结构表征和气敏特性测试结果,综合电子敏化和化学敏化效应阐述了Pt掺杂对ZnSnO₃纳米立方体NO₂敏感性能的增强机理,并建立了气敏反应模型。     

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.     

直流溅射掺杂Pt的SnO2薄膜气敏特性

采用非醇盐溶胶-凝胶工艺在Al2O3基片上旋转涂敷制备掺杂Sb的SnO2薄膜,再经直流溅射制得表面掺杂Pt的Sb∶SnO2薄膜,测试了薄膜对乙醇、汽油、苯、二甲苯、甲苯、丙酮和NH3气体的气敏性能,探讨了不同Pt掺杂量对乙醇气敏性能的影响.结果表明,Pt的溅射时间为90 s时,元件对50×10-6乙醇气体的灵敏度高达43,且薄膜具有较好的响应-恢复特性,其响应时间和恢复时间均为6 s.选择性研究表明,薄膜在加热温度为280℃时,具有很好的酒敏特性和选择性.     

钼掺杂氧化铁基纳米材料的合成及气敏性能研究

利用柠檬酸溶胶-凝胶法合成掺杂钼的Fe2O3复合氧化物对H2S等还原性气体有很高的灵敏度,并利用XRD对产品的物相进行了分析;用TEM或SEM对粉体晶粒的粒径和形貌进行了观察;将产物粉体制成气敏元件,采用静态配气法在气敏测试仪上进行了灵敏度和响应-恢复曲线的测试,研究证明钼铁复合氧化物对H2S气体有很好的气敏特性,其中...     

粉末溅射SnO2:Pt薄膜和SnO2/SnO2:Pt双层膜的气敏特性

用粉末溅射方法制备了体掺杂型SnO2 :Pt薄膜和表面层掺杂SnO2 /SnO2 :Pt双层膜 .实验结果表明 ,由室温至 2 0 0℃ ,这两种薄膜对CO气体均显示了较高的灵敏度和选择性 .单层膜厚度和双层膜导电层及气敏层厚度对灵敏度有明显的影响 .通过对掺杂单层膜和双层膜气敏特性的比较 ,对粉末溅射SnO2薄膜的气敏响应机理进行了探讨 .     

提高半导体气敏元件检测能力的研究

通过对半导体气敏元件基体材料和制作工艺的分析研究,指出了提高气敏元件检测能力的途径。采用添加技术,超微细化技术,表面修饰技术和控制工作温度,可提高气敏元件的灵敏度和选择性。恒流加热法是提高气敏元件热稳定性的主要手段,新材料,新技术的引入将进一步改进半 气敏元件的性能。