CuO纳米线对挥发性有机化合物的气敏性能

通过简单经济的水溶液法并配合后续煅烧制备出了一维Cu O纳米线。利用SEM、XRD、XPS等手段对所得纳米线的形貌、组成和晶体结构进行了表征,同时还测试了其在200℃下对常见挥发性有机物(VOC)的气敏响应状况。结果显示,Cu O纳米线气敏传感器对(10~1 000)×10–6(体积分数,以下同)的乙醇、甲醇、丙酮体现出优良的气敏响应特性,在(10~100)×10–6范围内,灵敏度随气体浓度增加呈线性增长,超过100×10–6后增长趋于平缓;响应时间均在10 s以内;浓度累加实验和多次重复实验显示出材料良好的稳定性和重复性;对所测11种VOC中的乙醇、甲醇、丙酮有一定的选择性;响应恢复基线无明显漂移;在300℃下,Cu O纳米线气敏传感器对(10~1 000)×10–6乙醇的灵敏度始终高于商用Sn O2气敏传感器。     

CuO纳米空心球的制备及其NO_x气敏研究

为了制备高灵敏度、快速响应、高选择性的室温NO_x气体传感器,采用简单的一步液相回流法合成出CuO纳米空心球气敏材料。通过XRD、SEM等表征手段对所合成材料的结构和形貌进行研究。结果表明,制备的CuO是由层状纳米片CuO组装成的直径约为500 nm的中空球状颗粒;将其作为电极材料组装成气敏元件,其在室温下对NO_x表现出很好的气敏性能:该材料对体积分数100×10~(–6) NO_x的响应时间为2.5 s,灵敏度可达70.96%;对NO_x最低检测限为体积分数2×10~(–6),灵敏度为13.23%。     

CuO纳米空心球的制备及其NO_x气敏研究CSCD

为了制备高灵敏度、快速响应、高选择性的室温NO_x气体传感器,采用简单的一步液相回流法合成出CuO纳米空心球气敏材料。通过XRD、SEM等表征手段对所合成材料的结构和形貌进行研究。结果表明,制备的CuO是由层状纳米片CuO组装成的直径约为500 nm的中空球状颗粒;将其作为电极材料组装成气敏元件,其在室温下对NO_x表现出很好的气敏性能:该材料对体积分数100×10^(–6) NO_x的响应时间为2.5 s,灵敏度可达70.96%;对NO_x最低检测限为体积分数2×10^(–6),灵敏度为13.23%。     

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。     

CuO-TiO2气敏材料的制备及其低温丙酮气敏特性研究

采用溶胶-凝胶法制备了CuO掺杂TiO_2纳米材料并用于丙酮气敏传感器制备,通过XRD和SEM对样品的物相结构和表面微观形貌进行表征,利用EDS对样品的元素种类与平面分布进行了分析,研究了CuO掺杂量、工作温度、光激发等对元件气敏性能的影响。结果表明,CuO-TiO_2对丙酮表现出良好的选择性,掺杂6.6%(质量分数)CuO的CuO-TiO_2,经500℃退火后,在75℃下,对体积分数为1000×10~(-6)丙酮的灵敏度达到106.71,响应时间和恢复时间均为2 s;同时研究还显示光激发可以有效提高元件的气敏性能,紫外光照射下元件对丙酮的灵敏度相比无光条件下增幅95%,而可见光照射下元件对丙酮的灵敏度相比无光条件下仍能增幅50%。     

三维花状氧化锌纳米结构的水热合成与气敏特性

采用低温水热合成法制备了氧化锌(Zn O)三维花状纳米结构,通过粉末X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)和选区电子衍射(SAED)等研究分析了其相结构与微观形貌特征,并测试了基于氧化锌三维纳米花所制作传感器的气敏性能。该气体传感器对体积分数为300×10~(–6)乙醇的检测灵敏度可达78.05,响应和恢复时间分别为8 s和9 s,对乙醇的检测浓度下限为体积分数4.67×10~(–6),且具有优良气体选择特性。这一工艺过程的方法简单、可控性好,适合规模化生产。     

正交氧化钼传感器的制备和硫化氢气敏性能研究

利用水热法制备了α-MoO_3纳米棒传感器材料,进而制备了α-MoO_3纳米棒粉末的平面型气体传感器,并基于CGS-1TP智能气体检测分析系统研究了其对H_2S气体的气敏特性。结果表明:制备的α-MoO_3材料结构呈现棒状形态,平均长度和宽度分别约为300 nm和100 nm。制备的α-MoO_3纳米棒传感器对体积分数为20×10~(-6)的H_2S进行气体响应测试的最佳操作温度为180℃,对应的气体响应值为14.92,响应和恢复时间分别为7 s和11 s,同时对体积分数为10×10~(-6)～100×10~(-6)的H2S表现出较高的线性度和优异的稳定性。     

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。     

固体电解质双功能气体传感器的研制

以sol-gel法合成的NASICON为基体导电层材料,以掺杂C的Cr2O3和ZnO-TiO2分别作为对氨和甲苯敏感的电极材料,制备了一种能同时检测氨和甲苯的新型管式结构固体电解质双功能气体传感器。当工作温度为250~400℃时,传感器对浓度为(50~500)×10–6的氨和(5~50)×10–6的甲苯具有较好的气敏性能,其电动势E值与氨和甲苯浓度的对数呈线性关系,在350℃时,对氨和甲苯的灵敏度分别为–91mV/decade和–60mV/decade。并有较快的响应恢复时间和较好的选择性。     

Cu2O多面体的制备及其气敏性能研究

在碱性条件下,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,CuCl2.H2O为前驱体,维生素C为还原剂,于55℃采用液相回流法制备了氧化亚铜粉体。利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对样品的组成和形貌进行分析,同时对其进行了NOx气敏性能测试并探讨了其气敏机理。结果表明:所制备的氧化亚铜呈立方相的Cu2O多面体结构,且粒子大小均一,粒径为400~500 nm。该材料在室温下对NOx有较好的气敏响应,对体积分数为9.7×10–5的NOx的灵敏度可达到20.9%,响应时间为10.2 s,是一种很有潜力的气敏材料。     

纳米WO_3/聚苯胺复合材料的制备及气敏性能

用过硫酸铵作为氧化剂,通过界面聚合法制备纳米聚苯胺,并进一步通过水热法制备了纳米WO3/聚苯胺复合材料。通过XRD、FTIR、TG-DTA、SEM等手段对不同聚苯胺掺杂(质量分数为1%,5%,10%)的WO3/聚苯胺复合材料进行了表征,并进行了气敏性能研究。结果显示,合成的球状纳米WO3包覆棒状聚苯胺核-壳结构复合材料主晶相为正交晶系,晶粒大小约为20 nm;掺杂质量分数10%的聚苯胺后,主晶相变为六方晶系,晶粒大小为15 nm左右。复合材料的分解温度提高到262℃左右。气敏性能研究表明,复合材料在室温对三甲胺显示出较好的气敏性能,对体积分数200×10–6的三甲胺的灵敏度达到4.8。     

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。     

V掺杂ZnO中空微笼结构的制备及其对H_2S检测气敏性能

采用溶剂热法制备了纯ZnO与V掺杂ZnO中空微笼结构,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和X射线能量色散谱(EDS)对其微观形貌和晶体结构进行表征,发现由纳米颗粒组成的菱形十二面体V掺杂ZnO中空多孔结构在掺杂V后有V_2O_5晶体生成。进一步制备了基于纯ZnO与V掺杂ZnO中空微笼结构的气体传感器,并研究了传感器对H_2S的气敏特性。测试结果表明,基于V掺杂ZnO中空微笼结构的传感器对体积分数为5×10~(-6)的H_2S的响应值达到90.2,气敏性能更加优异。而且该传感器在100℃的最佳工作温度下,具有体积分数2×10~(-7)～1×10~(-5)的良好线性动态区间和优异的选择性,并实现了在300℃的快速恢复。最后,分析了V掺杂ZnO中空微笼结构的气敏性能增强机理。     

CuPc/ZnO杂化材料的气敏性能研究

为了改善有机半导体材料CuPc的气敏性能,采用溶液法制备了含有不同量ZnO的CuPc/ZnO杂化材料。利用SEM、XRD等测试手段对所制CuPc/ZnO杂化材料进行了表征,并研究了其气敏性能。结果表明:当质量分数w(ZnO)为10%时,CuPc/ZnO杂化材料对Cl2的灵敏度最佳;与未杂化的CuPc相比,其在175℃的最佳工作温度下对体积分数为10×10–6的Cl2的灵敏度提高了1.79倍;另外,该材料对更低浓度的Cl2也具有良好的响应,在175℃温度下,其对体积分数为1×10–6的Cl2的灵敏度为5.3;CuPc/ZnO杂化材料对Cl2具有良好的选择性和响应特性,但恢复时间较长。     

一维纳米SnO2传感器对变压器油中气体的检测

为准确在线监测电力变压器油中溶解气体,预测其潜伏性故障,通过水热法合成了多种一维纳米SnO2材料,并以其作为气敏材料制作了旁热式气体传感器,研究了其对变压器油中析出气体乙炔的气敏性能。结果显示,各元件表现出不同的气敏性能,其中花状纳米SnO2对乙炔气体的敏感性能最优,在360℃的工作温度下,其对体积分数为1×10–4的乙炔的灵敏度达到38,响应和恢复时间分别为15 s和28 s。     

聚噻吩/WO_3复合纳米材料的制备及气敏性能

采用水合肼法制备WO3粉体,再以无水FeCl3作氧化剂,通过原位化学氧化聚合制备了不同聚噻吩(PTh)掺杂量的PTh/WO3复合纳米材料。并研究了用其制备的气敏元件的气敏性能。结果表明:气敏元件对H2S和NOx有较高的灵敏度和较好的选择性。用质量分数w(PTh)为5%的PTh/WO3复合纳米材料制备的气敏元件,在加热电压为2.25V时,对体积分数φ(NOx)为5×10–6的灵敏度可达77.14;用w(PTh)为20%的PTh/WO3复合纳米材料所制之气敏元件,在加热电压为2.43V时,对φ(H2S)为20×10–6的灵敏度达63.27。     

基于CuO/CNT气敏膜的无线丙酮气体传感器

将碳纳米管(CNT)粉末以及氧化铜(CuO)粉末掺杂作为传感器的气敏材料,并通过旋涂的方式涂覆于敏感线圈。设计并简化了传感器的结构,通过丝网印刷工艺在基底上制备线圈。利用线圈的寄生电容与线圈电感形成LCR回路,分析了传感器LC无线耦合的原理以及混合气敏膜吸附丙酮气体的原理,将性质稳定的Al2O3陶瓷作为传感器的基底。在常温下对丙酮气体的体积分数进行检测,谐振频率的改变反映丙酮气体体积分数的变化。结果表明,所制得的传感器具有良好的响应和线性度及优良的稳定性,传感器的最低检测极限为5×10-5。     

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。     

胶囊状ZnO的水热合成及其丙酮气敏特性研究

以Zn(CH3COO)2·2H2O和NaOH为原料,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,经水热过程合成了胶囊状ZnO粉体,利用X射线衍射仪(XRD)及扫描电镜(SEM)对产物的物相和微观形貌进行了表征,并用静态配气法测试了其厚膜型元件的气敏性能。结果表明:所得ZnO具有六方相纤锌矿结构,平均直径约500 nm,长度约1~2?m,分散性良好,其厚膜型元件在工作温度为290℃时对体积分数为100×10–6的丙酮气体具有快速的响应能力和良好的选择性,且灵敏度达到33。     

ZnO纳米片/聚苯胺制备与紫外激发室温气敏性能

采用两步法制备氧化锌纳米片/聚苯胺(ZnO/PANI)复合材料,首先制备ZnO纳米片,然后以此为载体,通过苯胺单体的原位聚合得到最终产物。通过XRD、FTIR、FESEM、氮气吸附-脱附和紫外-可见漫反射对合成材料进行表征,研究了其紫外激发室温气敏性能,分析了可能的紫外激发气敏机理。结果表明,在紫外光激发下,ZnO/PANI复合材料实现了室温检测,乙醇浓度100×10~(-6)(体积分数)时,灵敏度较高达到17.6,响应和恢复时间均在30 s以内。