氧化锌气体传感器的制备及甲烷检测特性研究

甲烷(CH4)是电力变压器油纸绝缘中溶解的主要故障特征气体,能有效反映运行变压器油纸绝缘故障.气体传感检测是油中气体在线监测、分析的关键.基于水热法,制备了氧化锌(ZnO)纳米片和纳米球气敏材料及传感元件,基于实验室搭建的微量气体检测平台测试了其对CH4的检测特性.研究表明:基于ZnO纳米片制作的气体传感器比纳米球传感器对CH4表现出更好的气敏性能,对50μL/L CH4的最佳工作温度降低了约60℃,同时对低浓度(1μL/L～20μL/L)CH4表现出较高的线性度和长期稳定性.本研究对研制高性能的ZnO基CH4气体传感器奠定了基础.     

Cu20纳米晶制备及其在乙醇气体传感器中的应用

以CuCl2·H2O为主要原料,抗坏血酸作还原剂,聚乙二醇-20000（PEG-20000）作表面活性剂,利用化学混合法制备了纳米晶结构的Cu2O纳米立方体。研究了pH值对Cu2O纳米结构的影响,并用XRD和SEM对产物的物相和形貌进行了表征。将粉体制成气敏元件,气敏性能测试结果表明：该Cu20纳米晶对乙醇气体具有较高的灵敏度和选择性。600℃热处理2h材料气敏特性最好,在最佳工作温度（360℃）下对体积分数为0．006％的乙醇气体灵敏度可达到38％,达到了口腔乙醇气体体积分数检测限度0．008％的要求。     

掺杂CNT的Fe2O3气体传感器对乙醇气敏特性的研究

采用酸化后的碳纳米管（CNT）对Fe2O3进行不同比例的掺杂,利用扫描电镜（SEM）对气敏材料进行表征,制作成旁热式气体传感器后在乙醇气氛中与Fe2O3气体传感器进行对比。重点分析了掺杂量,工作温度及气体浓度对传感器灵敏度及响应恢复时间的影响,并对气敏机理进行了详细研究。结果表明碳纳米管的适量掺杂有效的提高了传感器的灵敏度并缩短了响应恢复时间,其中在216℃时对50×10-6的乙醇气体灵敏度达3.4。     

高温热处理对PbPc为基的气体 传感器特性的影响

以金属酞花菁薄膜检测NO_2等强电子亲和势气体己为人们所注视,然而当NO_2浓度高于0.5×10~(-6)时,其响应时间和恢复时间都将加长,限制了它的应用范围。T.A.Jone和B.Bott曾为克服此缺点而努力,发现有两条途径可以解决之,一是将器件的工作温度从一般的200℃提高到200～300℃,二是采用300℃以上的高温热处理,然后降低到正常的工作温度,都获得了显著的成效。前者由于工作温度太高,使铅酞花菁薄膜的热蒸发过速,     

气体传感器研究的新动态

气体传感器研究的新动态孙良彦（吉林大学教授）气体传感器和其它传感器一样，近来发展迅速．在气敏机理及新材料研究的基础上，不断开发出新型气敏元件及其传感器．研究的重点还是如何提高气敏元件的灵敏度、选择性及长期稳定性等方面。国外研究的主要动向如下：１．探索...     

半导体氧化物气体传感器测试新原理与方法

本文基于半导体氧化物的气体敏感机理,提出对其测试的新原理和方法,通过试验发现,这种动态测试方法不仅能提高半导体氧化物的选择性和稳定性,而且能从混合气体中分辨出特定的气体成分,判断出大致的逍度。用这种方法,同一种气体传感器通过不同的测试手段可以检测不同的气体。     

一种新型的半导体气体传感器-热线型气体传感器

热线性气体传感器作为一种新型的半导体气体传感器,除了具有灵敏度高、响应恢复时间短、稳定性好的特点外,还具有较低的功耗和优良的抗环境温湿度干扰能力,解决了传统旁热式半导体气体传感器中长期存在问题.本文较为详细地介绍了该类传感器的结构、气敏性能以及气敏机理.     

钴掺杂二氧化锡基氢气传感器气敏特性研究

氢气(H2)是溶解在变压器油中的重要故障特征气体,对油中溶解的H2气体浓度进行在线监测能实时有效反映变压器的运行状况.针对传统的二氧化锡基气体传感器检测油中溶解气体存在工作温度较高,气体响应较低的问题,提出一种用金属钴Co掺杂纳米二氧化锡SnO2基传感器检测变压器油中溶解气体的方法,介绍其制备方法研制气体传感器并测试H2气敏特性,同时基于第一性原理对其敏感机理进行了探讨.结果表明:金属Co掺杂SnO2后传感器的最佳工作温度降低至300℃,对50μL/L H2的灵敏度增到12.16,Co掺杂后SnO2的导带负移,在费米能级附近出现了新的掺杂能级,增大了SnO2表面的导电性能,H2吸附在Co-SnO2表面时,价带顶附近区域出现了新的表面态,有利于载流子在价带和导带间的转移,从而改善传感器的气敏性能.     

In_2O_3基气体传感器研究现状

氧化铟作为一种新的气敏材料,有望在一定程度上解决现有气体传感器中存在的选择性差和工作温度高等问题。因此,按照被检测气体的种类,从In2O3的气敏材料制备及气敏性能两方面对现有性能较好的In2O3气体传感器进行了评述,并指出了In2O3基半导体气体传感器的发展方向。     

类积木状ZnO气体传感器的制备及其气敏特性研究

采用水热法合成了类积木状ZnO纳米结构,利用X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱分析仪(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)对制备的ZnO纳米结构的物相、化学组分及微观形貌进行了表征与分析。对基于ZnO纳米结构的气体传感器进行甲烷气敏特性测试,测试结果表明:该传感器的最佳工作电压为5 V,在该电压下对体积分数为200×10-6甲烷气体的灵敏度可高达55.4%,最低检测限为1×10-6。     

具有纳米结构的海胆形氧化锌的制备及其酒敏性能

以Zn(Ac)2.2H2O为原料,NH3.H2O为络合剂,在NaBH4辅助下140℃水热反应2 h制备出海胆形ZnO颗粒。采用X射线衍射仪和扫描电镜对产物进行表征。海胆形ZnO颗粒的直径约为3μm～17μm,它是由直径约为100 nm,长度约为500 nm～3μm的ZnO纳米棒自组装而成。研究了NaBH4物质的量,反应温度和时间对产物形貌的影响,结果表明,NaBH4在海胆形ZnO颗粒的形成过程中起着关键作用,提出了可能的生长机理。气敏测试结果表明,海胆形ZnO纳米颗粒在350℃对低浓度的乙醇气体具有快速敏感的传感性能。     

Ni掺杂SnO2花状微结构的制备及其气敏特性研究

采用水热法合成了纯SnO2和4 mol%Ni掺杂SnO2花状微结构.利用X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱分析仪(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)对其晶相、成分进行了表征,对制备的纯的和Ni掺杂SnO2传感器性能进行了测试.实验结果表明:Ni掺杂可以显著改善SnO2微结构的气敏特性.在最佳工作温度(280℃)条件下,4 mol%Ni掺杂SnO2传感器对100×10-6甲醇的响应可达到13.0,其响应是纯SnO2气体传感器的2.4倍.同时,其具有快速的响应/恢复时间(6 s/5 s),较低的检测极限(1×10-6),以及对甲醇的良好选择性.最后,对Ni掺杂SnO2气体传感器的气敏机理进行了分析讨论.     

热氧化纳米Zn制备ZnO厚膜及其气敏特性的研究

以激光-感应复合加热法制备的纳米Zn为气敏基料,以蒸馏水为粘结剂,用空气电阻炉在600℃氧化烧结2 h,在Al2O3陶瓷管上制备了旁热式厚膜气敏元件.然后进行了XRD检测和SEM电镜观察,以静态配汽法作气敏性能的测试.结果表明:ZnO形成了由纳米棒、纳米薄片组成的带空隙的厚膜,其颗粒形貌和膜结构能够承受气敏性能测试的温度冲击而保持稳定,对VOCs具有较好的气体敏感性.     

Pd掺杂ZnO纳米线的乙醇气敏特性研究

研究以贵金属Pd作为掺杂剂的ZnO纳米线敏感元件的乙醇气敏性能。采用水热法在叉指电极上直接制备出具有c轴取向的ZnO多晶纳米线。用SEM,XRD和EDS分析手段观测了材料的微观结构,并对其乙醇气敏性能进行了测试。实验结果表明:对于体积分数为200×10-6的乙醇气体,Pd掺杂的ZnO纳米线在灵敏度(8.17)、工作温度(325℃)和响应恢复时间(15,8s)上优于纯的ZnO纳米线。最后,对Pd掺杂的气敏机理进行了讨论。     

氧化锌纳米棒/单晶硅的酒精传感器研究

首先采用射频溅射在单晶硅(Si)上制备氧化锌(ZnO)薄膜,作为生长ZnO纳米棒的晶种层,再在水热条件下生长ZnO纳米棒.X射线衍射、X射线能量色散谱,扫描电镜及室温光致发光谱对样品的物相结构、成分、表面微观形貌和晶体缺陷进行了表征.结果表明合成的ZnO纳米棒是六方纤锌矿结构,长径比较高,结晶良好.研究了ZnO纳米棒/单晶Si传感器在空气和酒精气体中的电压-电流(Ⅰ-Ⅴ)特性,阻抗谱及响应-恢复时间.该传感器在+6 V的偏置电压下,其电阻在0.08 g/L酒精气体中下降71%,响应时间小于1 min,可以作为一种新型的酒精气体传感器.     

Pt激活ZnFe2O4片状中空球的制备及其丙酮气敏性能

采用Zn(CH3COO)2·2H2O和Fe(NO3)3·9H2O分别作为水热反应的锌源和铁源制备得到了ZnFe2O4纳米片状中空球。利用硼氢化钠和氯铂酸作为原料在常温下将不同质量分数的Pt混合到ZnFe2O4纳米粉末中。利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和场发射扫描电镜(SEM)对样品进行了物相分析和形貌观察。分析了不同Pt质量分数的Pt-ZnFe2O4气敏层在不同温度下对丙酮的气敏性能,通过Pt激活的ZnFe2O4纳米粉末较未激活时对丙酮的气敏性能有了显著提高,具有工作温度低、选择性好和湿度稳定性好等优势。     

Zn2SnO4 气敏材料的水热合成及其掺杂改性

采用分析纯的ZnAc2·2H2O 和SnCl4·5H2O作为起始原料,控制适当的pH值和离子浓度,在200 ℃温度条件下水热法反应24 h得到Zn2SnO4微粉;通过浸渍法制备了Pd、Au、La掺杂的Zn2SnO4粉体;利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)对合成材料的结构、尺寸和形态进行了表征;采用静态配气法测试了材料的气敏性能.结果表明:在200℃水热条件下可直接合成Zn2SnO4,所得材料是比较规整的立方晶型,粒径大约为200 nm,纯Zn2SnO4对H2S、乙醇蒸气、乙醇汽油等有机蒸气具有较好的灵敏度,通过金属离子掺杂能明显提高材料对乙醇蒸气、乙醇汽油等气体的灵敏度和选择性.     

SnO_2纳米棒的乙醇气体敏感特性研究

在NaC l+KC l熔盐介质中,在660℃下对利用微乳技术制备的前驱物进行焙烧,成功合成了SnO2纳米棒。利用TEM,XRD对SnO2纳米棒形貌、成分进行了表征和分析,SnO2纳米棒直径为10~20 nm,长度从几百个纳米到几个微米。研究表明:以SnO2纳米棒为原料制备的厚膜气敏元件,对乙醇具有较高的灵敏度、好的选择性和响应-恢复特性。