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。     

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。     

钇掺杂纳米α-Fe2O3的合成及气敏性能研究

采用柠檬酸sol-gel法制备了不同掺杂量的Y2O3-Fe2O3(w(Y2O3)=0~7%)纳米粉体材料,并用X射线衍射仪、透射电镜等测试手段分析了材料的微观结构,并进行了气敏性能测试。研究发现:掺杂适量Y2O3可抑制α-Fe2O3晶粒的生长,提高粉体材料的气敏性能,其中掺杂量为5%的烧结型气敏元件在160℃的较低温度条件下,对汽油有较高的灵敏度,较好的选择性及响应–恢复特性,且线性检测范围较宽。     

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。     

Sm_(0.9)Sr_(0.1)FeO_3的制备及其气敏性能

用Sr对SmFeO3进行A位掺杂,用柠檬酸盐sol-gel法制得Sm0.9Sr0.1FeO3粉体。对其进行XRD表征,并制成气敏元件。采用静态配气法测试其气敏性能。结果表明:该粉体为斜方晶系钙钛矿结构,平均晶粒尺寸约为25nm。在空气中的电导较SmFeO3高50倍左右,最佳工作温度下降160℃。在220℃的最佳工作温度下,气敏元件对体积分数为5×10–4乙醇的灵敏度高达56,且其选择性好,响应–恢复时间分别为40s和50s,有望开发成为对乙醇检测的气敏材料。     

纳米SnO2的制备及其酒敏性能研究

以SnCl4为原料的化学共沉淀法、sol-gel法和以金属Sn粒为原料的溶解–热解法分别制备出纳米SnO2粉体。采用TG-DTA、XRD、TEM等手段对其进行表征,静态配气法测试SnO2的酒敏性能。结果表明:采用溶解–热解法制备的SnO2粒径小于10nm,在210℃的工作温度下,对0.005%的乙醇具有160倍的高灵敏度,响应恢复时间仅1s的优良特点。讨论了影响材料气敏性能的因素。     

ZnS掺杂WO_3纳米粉体的制备及H_2S气敏性能

采用共沉淀法制备了w(ZnS)为0~0.2%的ZnS-WO3纳米粉体,利用X射线衍射仪分析了粉体的微观结构,探讨了ZnS掺杂量、工作温度对由所制粉体制成的气敏元件的气敏性能的影响。研究发现:适量的ZnS掺杂抑制了WO3晶粒的生长,提高了粉体对H2S的灵敏度。其中,掺杂ZnS的质量分数为1.0%的烧结型气敏元件,在160℃时对体积分数为0.001%的H2S的灵敏度达到87,响应时间7s,恢复时间12s。     

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。     

TiO_2-WO_3纳米粉体的制备及氨敏性能研究

采用共沉淀法制得了w(TiO2)为0~10%的TiO2-WO3纳米粉体材料,利用X射线衍射仪、透射电镜等测试手段,分析了材料的微观结构,探讨了烧结温度、掺杂量、工作温度对WO3粉体材料气敏性能的影响。研究发现:TiO2的掺杂抑制了WO3晶粒的生长,提高了WO3粉体材料对氨气的灵敏度,其中,w(TiO2)为1%的烧结型气敏元件,在250~280℃的温度范围内,对氨有较高的灵敏度和较好的响应–恢复特性,并对其氨敏机理进行了探讨。     

掺SiO_2的WO_3纳米粉体的合成及其NO_2气敏特性

采用sol-gel法制备了一系列掺有SiO2的WO3纳米粉体,通过X射线衍射仪、透射电镜等测试手段分析了材料的微观结构,测试了材料的气敏性能,探讨了煅烧温度、掺杂量、工作温度等对材料气敏性能的影响。研究发现:适量SiO2的掺杂有利于提高WO3对NO2气体的灵敏度,其中SiO2掺杂量为3%(质量分数)的气敏元件,在150℃工作温度下,灵敏度达713,响应–恢复时间分别为7s与26s。对WO3的NO2气敏机理也进行了探讨。     

sol-gel法制备ZnFe_2O_4及其NO_2气敏性能的研究

采用sol-gel法制备了尖晶石结构的ZnFe2O4粉体,以其为电极材料在钇稳氧化锆陶瓷片(YSZ)上利用丝网印刷技术制备了片式NO2传感器,并对传感器在不同NO2浓度和不同温度下的输出电动势E和响应时间进行了研究。结果显示:在φ(NO2)为(68～494)×10–6范围内,E随着NO2浓度的增大而增大,并与NO2浓度的对数呈现良好的线性关系。在600℃高温时,传感器上升和下降响应时间分别为60和120s,且重复性较好。但随着工作温度的升高,传感器的灵敏度下降。     

复合钒钛酸干凝胶薄膜的湿敏特性研究

采用sol-gel法制备了复合钒钛酸干凝胶(H2V10Ti2O30-y·nH2O)薄膜,并对其湿敏特性进行了研究。结果表明:该薄膜为层状结构。用此薄膜制备的湿敏元件,在RH为11%～95%的范围内,感湿特性曲线线性好,其响应、恢复时间分别为5s和20s,湿滞为RH2%,感湿温度系数为RH0.45%/℃,并具有良好的稳定性。H2V10Ti2O30-y·nH2O干凝胶薄膜湿敏元件的灵敏度和湿滞均优于复合钒酸(H2V12O31-y·nH2O)干凝胶薄膜湿敏元件。     

La掺杂In_2O_3纳米粉体的制备及气敏性能研究

采用水热法制备了质量分数w[La(NO3)3]为3%～9%的La(NO3)3-In2O3纳米粉体。利用XRD,SEM,TEM等测试手段,对其物相、结构进行了表征。结果表明:掺质量分数为7%的La(NO3)3的In2O3纳米粉体,其颗粒长度和直径分别为2μm与200nm左右,呈棒状。利用该纳米粉体制成气敏元件,并采用静态配气法测试了元件的气敏性能。研究发现:元件在110℃的工作温度下,对体积分数为100×10-6的Cl2的灵敏度高达1665.7,且具有良好的选择性与响应-恢复特性。     

H2O2催化多孔硅的光致发光研究

采用H2O2催化的电化学法制备多孔硅,用原子力显微镜观察了样品的形貌,并测量了在不同电流密度下制得的多孔硅和在不同氧化时间高温氧化的多孔硅的光致发光谱。实验结果表明,采用H2O2催化的电化学法制备的多孔硅与常规电化学法制备的多孔硅相比,其表面更平整、细密、均匀。随着电流密度和氧化时间的增加,多孔硅的发光谱峰位蓝移。此实验结果符合量子限制模型。     

掺Sm~(3+)的WO_3纳米粉体的制备及其NO_2气敏性能

通过固相研磨法制得了一系列掺有Sm3+的WO3纳米粉体,利用XRD、TEM等测试手段,对其物相﹑结构进行了表征。结果表明:掺Sm3+的WO3纳米粉体结晶良好,平均粒径为50nm。利用该纳米粉体制成气敏元件,并采用静态配气法测试了元件的气敏性能。研究发现:当掺杂x(Sm3+)=0.5%时,元件在160℃下对体积分数为30×10-6的NO2气体的灵敏度高达169,响应时间为8s,是一种较为理想的低温NO2气敏元件。     

金属氧化物半导体酒敏材料研究现状

概述了SnO_2、ZnO、Fe_2O_3和复合金属氧化物酒敏材料的研究现状,阐述了掺杂、材料粒径纳米化对酒敏性能的影响。介绍了In_2O_3酒敏材料的新进展:采用微乳液的方法制备出粗径8 nm的In_2O_3纳米材料,掺入少量的Pt、La_2O_3制得功耗低(<150 mW)、灵敏度高、选择性和稳定性好的乙醇气体传感器,响应时间7 s,恢复时间30 s;并对酒敏机理进行了浅析。     

ZnNb_2O_6-TiO_2微波介质陶瓷及其在电容器中的应用

采用固相法在880～975℃下烧结制备了添加w(CuO)为2.00%,w(B2O3)为3.00%及w(SnO2)为0.15%的ZnNb2O6-1.75TiO2基复合微波介质陶瓷。研究了该陶瓷的低温烧结机理、微波介电性能及其在多层片式陶瓷电容器中的应用。结果显示:随着烧结温度的提高,物相由Zn2TiO4,Zn0.17Nb0.33Ti0.5O2,ZnNb2O6向ZnTiNb2O8转变,εr和τf减小,Q·f升高。但当t≥975℃时,出现过烧现象,晶体缺陷增多恶化了材料的Q·f。在950℃烧结4h时,得到最好的介电性能:εr=36.7,τf=–22.6×10–6/℃,Q·f=18172.2GHz。且在此温度下制备的多层片式陶瓷电容与内电极Ag90Pd10的兼容性良好,Res为0.3426Ω,tanδ为9×10–5,可靠性良好。