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.     

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.     

ZrO2掺杂的SnO2厚膜的制备及性能研究

采用化学共沉淀法和丝绸印刷法成功地制备了ZrO2掺杂的SnO2厚膜型气敏传感材料,研究了不同掺杂量,不同烧结温度的厚膜材料的电学性能及气敏性能.实验结果表明:掺杂降低了纯SnO2厚膜的电阻及敏感温区的温度;不同的烧结温度对气敏性能影响较大,在200℃下对20ppm的H2S气体具有较好的灵敏度(S=5.2),响应恢复时间均小于1min.     

SnO_2:Sb薄膜型材料的气敏性研究

研究了用轴流式等离子体化学气相沉积制备的SnO_2:Sb掺杂薄膜的气敏效应.该薄膜对NO_2气体有较好的气敏性,在常温下响应时间快,在170℃恢复时间可小于15s.灵敏度达6左右.还测定了SnO_2:Sb薄膜对CO,H_2,酒精气体以及石油液化气的气敏效应,并对以上结果进行了分析.     

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.     

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.     

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。     

SnO2—ZnO薄膜的热处理效应

用电子束蒸发的方法,在1.33×10~(-3)Pa的真空中蒸发SnO_2-ZnO陶瓷及掺杂荆,获得超微粒结构的SnO_2-ZnO薄膜,薄膜在氮气和氧气气氛中进行热处理。经热处理后,薄膜的结构、电学及光学性能得到改善。由这种薄膜制备的气敏元件,经掺杂和600℃热处理后,对乙醇气体有很高的灵敏度。     

CO气敏元件

目前管道煤气和液化石油气在城市家庭中得到广泛使用,而煤气泄漏或液化石油气不完全燃烧产生CO气体,CO气体超过一定浓度会导致煤气中毒,这就迫切需要对CO气体进行检测与预报,但尚无国产的CO气敏元件,而进口元件又太昂贵,为此我们对CO气敏元件进行了系统的研究.首先采用液相沉淀法制备出SnO_2纳米级粉料,然后用所制备的粉料掺杂各种添加物,制备出当今世界先进水平的半导体式CO气敏元件,并摸索出原材料及元件的制备工艺,各种添加物及其含量对元件性能的影响规律.元件主要性能指标如下:     

SnO_2/RGO纳米复合材料的NO_2气敏性能研究

以氧化石墨烯和氯化亚锡为原料,在简单的超声作用下,经过其自身间的氧化还原反应,使得纳米二氧化锡(SnO_2)颗粒均匀负载在还原氧化石墨烯(RGO)表面,从而获得了SnO_2/RGO纳米复合材料.气敏性能研究表明,在75℃的工作温度下,纳米SnO_2的复合极大改善了RGO对NO_2的气敏响应性能.此外,退火作用对SnO_2/RGO纳米复合材料的NO_2气敏性能有重要影响.     

Zn2SnO4复合氧化物气敏特性研究

采用烧结法合成Zn_2SnO_4复合氧化物,具有反尖晶石结构的弱N型半导体材料,其气敏性能引人注目,尤其是对乙醇具有较高的灵敏度和选择性.当掺入少量氧化物杂质,可以看到灵敏度和最佳工作温度都有所改善,其中以稀土氧化物效果为最佳.     

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。     

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。     

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.     

氢系气体喷吹对烧结污染物释放的影响规律

采用焦炉煤气和水蒸气作为氢系喷吹介质,研究了喷吹介质、喷吹方式、气体喷吹量等因素对烧结过程典型污染物释放规律的影响.结果表明,氢系气体喷吹使烧结料层温度分布明显改善,1200~1300℃的高温区间明显拓宽;喷吹0.6%(体积分数)的焦炉煤气后,烟气中的NO_○x峰值质量浓度最高降低了约100mg/m³,平均质量浓度降低21.1%,这主要是由于燃气喷吹拓宽了有利于复合铁酸钙生成的温度区间,而蒸汽喷吹对CO的减排有明显效果.蒸汽喷吹后水蒸气与烧结原料中的碳发生水煤气反应,烧结烟气中的CO从11690mg/m³最低降至9918mg/m³,降幅达29.4%;烧结料表面同时喷吹焦炉煤气和水蒸气可以实现NO_○x和CO的综合减排.     

α—Fe2O3超微粒的制备及其气敏性能的研究

本文采用制备超微粒的方法制得α—Fe_2O_3,并用该材料制作成α-Fe_2O_3系气敏元件。由该材料及添加微量元素后所制作的元件对乙醇有良好的选择性和灵敏度。文中同时也讨论了不同加热功率、不同的电极材料对元件气敏性能的影响。并对α-Fe_2O_3的气敏机理作了扼要的讨论。     

Gas-sensing properties of nanocomplex metal oxide

The development of CuOCeO2 nanocomposites as the sensing material of semiconductor gas sensors is reported. CuOCeO2 nanocomplex oxide is prepared by modified sol-gel method that uses copper nitrate, cerium nitrate and ethylene glycol as precursors. The optimized synthesis parameters and processing condition have been established. The particle size and distribution, phase morphology, specific surface, electronic states of atoms and gas sensing properties have been systematically characterized by Transmission Electron Microscope (TEM), Brunauer Emmett Teller (BET), X-ray diffraction (XRD), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and gas sensitivity measurement. The results show that the sensor sensitivity depends on particle size, CuCe cation ratio and calcination temperature. The effects of calcinations temperature and CuO loading on the gas sensitivity are also examined. The optimum calcination temperature and the CuO content for the highest sensitivity are 600 ℃ and 12%, respectively. The combination of excellent thermal stability and tunable sensing properties through careful control of the processing parameters and selection of material composition gives rise to novel nanocomposites attractive to the sensitive and selective detection of a variety of toxic and combustible gases.     

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.     

MgO掺杂SnO2甲醛传感器的气敏性能

用MgO掺杂SnO₂材料(SnO₂/MgO)研制了旁热式甲醛传感器,采用紫外光激发的方式使传感器能在室温下工作.利用X射线衍射仪、热场发射扫描电镜、比表面积与孔隙率分析仪对SnO₂和SnO₂/MgO材料进行了物相组成、微观形貌的表征和比表面积的测定,并在不同退火温度、不同紫外光照射强度下对传感器进行了性能测试.结果表明:掺杂后的材料比表面积更大、吸附能力更强,当退火温度为650 ℃、紫外光照射强度为1.75 mW/cm2时SnO₂/MgO传感器的灵敏度最好.在以相同体积分数的O₂、C₂H₆O作为干扰气体时,SnO₂/MgO气敏传感器对甲醛具有良好的选择性.研究结果为探索高灵敏的甲醛检测新技术提供了参考.