CdO对In2O3电导和气敏性能的影响

为探索新型CdO-In2O3材料的气敏性能,用化学共沉淀法制备了CdO掺杂的In2O3微粉,研究了CdO掺杂对In2O3电导和气敏效应的影响。结果表明CdO和In2O3间能形成有限固溶体In2-CdxO3(0≤x≤0.02);In1.98Cd0.02O3x的电导比纯In2O3小得多;900℃下热处理4h所得的x(CdO)为2%的In2O3传感器在183℃工作温度下,对45μmol·L–1C2H5OH的灵敏度达276、响应–恢复时间只有3s和180s。有望开发为一类新型酒敏材料。     

Cr_2O_3掺杂TiO_2纳米粉体的制备及气敏性能研究

以钛酸四丁酯、硝酸铬为原料,采用sol-gel法制备了w(Cr2O3)为0~30%的Cr2O3-TiO2纳米粉体。利用XRD、TEM等测试手段分析了粉体的微观结构,采用静态配气法测试了由所制粉体制成的气敏元件对乙醇、CO、NO2等气体的气敏性能。结果表明:用该法得到的粉体材料颗粒粒径小,且均匀;工作电压为4.0 V时,由w(Cr2O3)为20%的粉体在800℃烧结制得的气敏元件对体积分数为30×10–6的乙醇的灵敏度最高可达282,且具有较好的响应–恢复特性,响应时间和恢复时间分别是10 s和24 s。     

锌掺杂量对In_2O_3电导和气敏性能的影响

用化学共沉淀和热处理法于pH11.5～12.5时,用(NH4)2CO3作沉淀剂,制备了Zn2+掺杂的In2O3微粉。研究了Zn2+掺杂量对In2O3气敏元件电导和气敏性能的影响。结果发现,ZnO与In2O3可形成有限固溶体In2-xZnxO3(0≤x≤0.10);In1.95Zn0.05O3气敏元件在223℃工作温度下,对浓度为4.5×10–7mol/L的C2H5OH的灵敏度高达174.4,且选择性也好。     

掺Sm2O3的SnO2纳米粉体对C2H2气敏特性的研究

用化学沉淀法制备了SnO2纳米材料,利用XRD和SEM对合成产物进行了表征.采用旁热式结构制成了以SnO2为基体材料,掺杂Sm2O3的气体传感器.通过元件对C2H2气敏特性的测试表明:Sm2O3的掺杂可以明显地提高SnO2气敏材料对C2H2气体的灵敏度,当工作温度为180℃,C2H2浓度为1000ppm时,元件的灵敏度为64,响应恢复时间分别为3和20s.讨论了不同相对湿度对元件气敏特性的影响.     

掺Sm2O3的SnO2纳米粉体对C2H2气敏特性的研究

用化学沉淀法制备了SnO2纳米材料,利用XRD和SEM对合成产物进行了表征.采用旁热式结构制成了以SnO2为基体材料,掺杂Sm2O3的气体传感器.通过元件对C2H2气敏特性的测试表明:Sm2O3的掺杂可以明显地提高SnO2气敏材料对C2H2气体的灵敏度,当工作温度为180℃,C2H2浓度为1000ppm时,元件的灵敏度为64,响应恢复时间分别为3和20s.讨论了不同相对湿度对元件气敏特性的影响.     

La_2O_3掺杂WO_3纳米粉体的制备及气敏性能

以胶溶法制备的WO3和sol-gel法制备的La2O3为原料,采用固相研磨法制备了掺杂剂质量分数w(La2O3)为0.5%～7.0%的La2O3-WO3纳米粉体,利用XRD、TEM等测试手段分析了粉体的微观结构,采用静态配气法测试了由所制粉体制成的气敏元件对丙酮的气敏性能。结果表明,制得的La2O3-WO3纳米粉体结晶良好,平均粒径为60nm;当工作电压为4.5V,w(La2O3)为5.0%时,粉体在600℃下烧结制得的气敏元件对体积分数为50×10–6的丙酮的灵敏度可达37.6,响应时间和恢复时间分别是1s和11s。     

Na~+对WO_3气敏性能的影响

分别用钨酸钠或钨酸铵溶液及浓盐酸作原料,用直接沉淀法制备了含Na+和不含Na+的WO3粉体,并用XRD及粒度分布测试仪对其进行了表征。结果表明:产物分别是WO3/Na2W4O13混合氧化物及纯WO3,前者的平均粒径为4.459μm,后者为1.366μm。气敏测试结果表明:含Na+的WO3/Na2W4O13气敏元件对体积分数为50×10–6的H2S的灵敏度是164,恢复时间为35s。纯WO3气敏元件对体积分数为50×10–6的NO2及Cl2的气敏性能较好,其灵敏度分别为468与1635。     

Ni~(2+)掺杂In_2O_3纳米粉体的制备及其气敏性能研究

以InCl3.4H2O、Ni(NO3)2.6H2O和柠檬酸为原料,通过sol-gel法制备了Ni2+掺杂的In2O3纳米粉体,并通过XRD、TEM对产物进行了结构、形貌的测量和表征。结果表明:前驱体经650℃热处理后,得到粒径约为30 nm的粉体。将产物制作成气敏元件,采用静态配气法测试其气敏性能,发现在工作电压为4.5 V时对体积分数为50×10–6的乙醇的灵敏度达到117,响应时间达9 s,而且对其它气体有较好的抗干扰性,有望开发成为对乙醇检测的敏感材料。     

新型固体电解质SO_2传感器的研制

以sol-gel法制备的NASICON(Na3Zr2Si2PO12)为基体材料,掺杂了V2O5的TiO2为辅助电极材料,制备了一种管式结构的固体电解质SO2传感器。当工作温度为300℃时,以V2O5与(V2O5+TiO2)的质量比为5%的材料为辅助电极材料时,传感器对体积分数为(1~50)×10–6的SO2表现出了较好的气敏性能,传感器的电动势E值与SO2浓度的对数呈很好的线性关系,传感器的灵敏度为78mV/decade。同时,传感器对50×10–6的SO2的响应恢复时间分别为10s和35s,且有较好的选择性。     

sol-gel法制备Yb_2O_3掺杂纳米SnO_2及气敏性能研究

以SnCl_4·5H_2O与柠檬酸为原料,采用sol-gel法制备了掺杂质量分数w(Yb_2O_3)为0~1.0%的Yb_2O_3-SnO_2纳米粉体。利用XRD、TEM等测试手段分析了粉体的微观结构,采用静态配气法测试了由所制粉体制成的气敏元件对NO_2、Cl_2、H_2、H_2S、乙醇、甲醛等气体的气敏性能。结果表明:用该法得到的粉体颗粒粒径小,且均匀;工作温度为100℃时,由掺杂w(Yb_2O_3)为0.4%的SnO_2粉体,在烧结温度600℃制得的气敏元件,对体积分数为30×10–6的NO_2的灵敏度最高可达18224,且该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20s和15s。     

sol-gel燃烧法合成MgFe_2O_4纳米颗粒及其气敏性

以Mg(NO3)2、Fe(NO3)3和柠檬酸为原料,采用sol-gel燃烧法,合成了MgFe2O4纳米颗粒。利用XRD、TEM和红外光谱对产物进行了结构、形貌的测量和表征。结果表明:MgFe2O4的前驱体燃烧后经过500℃下1h的热处理,得到平均粒径小于20nm的纳米颗粒。以MgFe2O4为原料,制备了气敏元件,发现元件在工作电压为4.5V时对50×10–6的Cl2的灵敏度达到177,响应时间达4s,而且对其它气体的抗干扰性很好,有望开发成为对Cl2检测的传感器材料。     

Ni掺杂α-Fe_2O_3纳米材料的制备及气敏性能研究

采用水热法合成了Ni掺杂α-Fe2O3纳米材料,通过XRD、TEM等手段对产物的物相、形貌等进行了表征,并探讨了材料的气敏性能。结果表明:工作温度为300℃时,元件对50×10–6的H2S气体的灵敏度可达122.8,H2S气体对其他几种被测气体的选择性系数均在9以上,响应恢复时间分别为5s和14s。最后提出了Ni掺杂对α-Fe2O3气敏元件性能影响的机理。     

Zn/Co金属有机框架的制备及其对正丁醇的气敏特性

采用水热法合成了Co3O4、ZnO和Zn/Co金属有机框架(Zn/Co-MOF)纳米结构。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对其形貌和晶体结构进行了表征,分析结果表明制备的Zn/Co-MOF为边长约300 nm的立方体结构。制备了基于Co3O4、ZnO和Zn/Co-MOF纳米结构的气体传感器,并对正丁醇进行了气敏性能研究。实验结果表明:三种气体传感器对正丁醇均有明显的响应,其中Zn/Co-MOF气体传感器的气敏性能最优。Zn/Co-MOF气体传感器最佳工作温度为200℃,其对体积分数为1×10^-4正丁醇气体的灵敏度为59.18,响应/恢复时间分别约为39 s和40 s。同时,Zn/Co-MOF传感器还具有良好的选择性、重复性和长期稳定性。     

水射流激光复合刻蚀陶瓷的研究

为了改善激光直接刻蚀过程中形貌普遍较差的问题,采用水射流激光复合刻蚀的方法,以SiC复相陶瓷和Al2O3陶瓷为研究材料,分析了有无水射流条件下的形貌差异以及不同成分陶瓷的形貌差异,并在此基础上研究了水射流流速对刻蚀深度和蚀除量的影响。结果表明,直接刻蚀时,大量熔渣附于刻蚀表面,刻蚀形貌较差,SiC复相陶瓷60%以上直接气化分解,熔渣较少,形貌稍好于Al2O3陶瓷;复合刻蚀时,刻蚀形貌有所变好,且水射流流速在24m/s时的形貌要好于16m/s时的;水射流流速越大,材料的刻蚀深度和蚀除量越小,流速每增大2m/s时,材料的蚀除量平均减少0.066mm3左右,相同流速下,SiC复相陶瓷的蚀除量比Al2O3陶瓷大0.4mm3左右。此研究对提高刻蚀形貌和分析不同陶瓷的刻蚀机理是有帮助的。     

Sr3Ga2O5Cl2:Sm3+荧光粉的制备及发光特性

采用传统的高温固相法成功合成了Sr3-xGa2O5Cl2:Sm3+系列橙红色荧光粉。使用X射线衍射仪（XRD）测试了样品的晶体结构,样品的形貌和颗粒尺寸由扫描电子显微镜（SEM）表征,使用荧光光谱仪测试了样品的光致发光光谱和衰减寿命。Sr3Ga2O5Cl2晶相为单斜结构,掺杂的Sm3+离子取代Sr2+的格位成为荧光粉的发光中心。样品的激发光谱由O2-→Sm3+的电荷迁移带和Sm3+离子4f内层电子的特征激发峰组成,位于230 nm、404 nm的激发峰较强。发射光谱的峰值位于565、601、650 nm处,分别对应于Sm3+的4G5/2→6H5/2、4G5/2→6H7/2、4G5/2→6H9/2特征跃迁。样品的发光强度随着Sm3+浓度的增加先增大后减小,最佳掺杂浓度为3.0% mol。根据实验数据对浓度淬灭的原因进行了探讨,浓度淬灭机理为电偶极-电偶极相互作用。     

陶瓷材料的激光合成工艺研究

采用激光作热源合成了Ａｌ_２Ｏ_３－ＷＯ_３，Ｃｒ_２Ｏ_３－ＷＯ_３，Ｓｂ_２Ｏ_３－ＷＯ_３，ＣｄＯ－ＷＯ_３，Ｆｅ_２Ｏ_３－ＷＯ_３等系列陶瓷材料。测量这些材料的阻温特性，结果表明这些材料都是负温度系数热敏电阻材料。讨论激光合成陶瓷工艺过程中所表现出来的特殊生长形态，这些形态与激光在合成材料中形成的温场分布、材料的导热特性、材料对激光的吸收等有关。通过理论计算得出的温场分布与实验结果很好符合。论述用激光作热源合成陶瓷与传统工艺相比所具有的独特优点，指出该工艺目前尚未解决的问题及今后的研究方向。     

In2O3基甲醛传感器的研制

以sol-gel法制备的In2O3纳米材料为基体,采用La2O3作为掺杂剂,研制出甲醛传感器。结果表明:La2O3的掺杂可以明显提高元件对甲醛的灵敏度,在工作温度为145℃,(甲醛)为10×10–6时,元件表现出4倍的灵敏度,通过4A分子筛的修饰提高了元件的选择性。在为期90d的追踪实验中发现元件的灵敏度变化小于10%,元件在(甲醛)为50×10–6时,响应、恢复时间分别为8s和30s。     

PAN/CoFe_2O_4纳米复合物的制备及表征

以硝酸铁、硝酸钴和柠檬酸为原料,通过溶胶-凝胶微波加热自蔓延燃烧法制备出了纯的立方尖晶石型铁酸钴(CoFe2O4)纳米粒子,然后通过原位聚合将聚苯胺(PAN)对所得粒径约20～30nm铁酸钴纳米粒子进行了包覆,制得了PAN/CoFe2O4纳米复合物。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等测试手段对所得产物的形貌和结构进行了表征。结果表明,PAN链段与CoFe2O4纳米粒子之间存在作用力,通过原位聚合制得的PAN包覆在CoFe2O4纳米粒子表面,X射线粉末衍射和红外光谱进一步证实了PAN/CoFe2O4纳米复合物的形成。荧光分析结果表明,引入CoFe2O4纳米粒子后PAN荧光强度增强。