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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

微波辅助合成纳米WO_3/TiO_2复合材料及其气敏性能

为改善WO3基敏感材料的气敏性能,采用微波回流法一次性合成了纳米WO3/TiO2复合材料,并研究TiO2掺杂量对用其制备的气敏元件气敏性能的影响。结果表明:此气敏元件对体积分数为100×10-6的NOx、二甲苯、H2S和丙酮气体具有较强的敏感性,掺杂w(TiO2)为20%的元件,对H2S和NOx的灵敏度分别为31.18和695.84;掺杂w(TiO2)为30%的元件,对二甲苯和丙酮的灵敏度分别为39.19和35.69。     

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。     

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。     

微型笔直写技术制备厚膜温度传感器阵列研究

利用微型笔直写技术,在Al2O3陶瓷基板上制备了4×4厚膜PTC热敏电阻温度传感器阵列。研究了驱动气压、笔嘴直径以及直写速度等对厚膜PTC热敏电阻线宽的影响,分析了微型笔直写PTC热敏电阻温度传感器的形成机理。目前微型笔在Al2O3陶瓷基板上直写的厚膜PTC热敏电阻线宽为130~400μm。高温烧结后其电阻温度系数αR为1620×10–6/℃,在25~95℃之间电阻阻值随温度的变化具有良好的线性。     

Sb2O3掺杂对PZT压电陶瓷微观结构与性能的影响

Sb2O3掺入量(均为质量分数)<1.9%时,晶体结构为纯钙钛矿相,平均晶粒尺寸随掺入量增大由17μm减小至2μm,压电活性逐渐增强;Sb2O3掺入量>1.9%时,为钙钛矿与焦绿石两相复合结构,随Sb2O3掺入量增加,平均晶粒尺寸保持稳定,压电活性减弱;Sb2O3掺入量为1.9%～2.0%处,压电活性最强。主要性能指标:εr为1925,tgδ为2.35×10–2,d33为440pC/N,kp为64%,Qm为70,tC为300℃。     

In2O3纳米粉体的制备及其气敏性能研究

以In2(SO4)3为原料,通过sol-gel法制备了立方晶系的In2O3粉体。利用X射线衍射仪、透射电镜对材料的组成、晶粒的大小、结构进行了表征。结果表明,产物为平均粒径30 nm左右的圆球形颗粒。将前驱体分别在不同温度下进行热处理,对其气敏性能研究发现,900℃热处理的元件,在工作温度245℃时,对50×10–6 Cl2表现出较好的灵敏度(1.5×104)和选择性。600℃热处理的元件,在工作温度245℃时,对50×10–6 NO2的灵敏度高达2.5×105。最后,对其气敏机理进行了分析。     

氧化物掺杂ZnO-BST复合陶瓷的复阻抗分析

采用复阻抗分析方法研究了Sb2O3、MnO及Cr2O3掺杂对复合陶瓷ZnO-0.17Ba0.8Sr0.2TiO3(ZnO-0.17BST)晶粒相、晶界相电阻的影响,采用XRD、SEM测量了试样的晶相、微观形貌。结果表明:掺杂并没有改变复合陶瓷的相组成,Sb2O3掺杂,Sb2O3-MnO共掺杂和Sb2O3-MnO-Cr2O3共掺杂的三组试样,其晶粒相电阻随掺杂试剂种类的增多依次减小,晶界相电阻先减小后增加。掺杂氧化物不同,其晶粒、晶界相电阻对复合体系电阻的贡献不同。考虑到晶界相的含量,在掺杂ZnO-0.17BST复合陶瓷电导中,晶粒相起主导作用。     

固相法制备ZnO纳米粉及其气敏性能研究

以六水合硝酸锌和碳酸氢铵为原料,采用室温固相法制备前驱体碱式碳酸锌,然后在马弗炉中于600℃煅烧,得到ZnO纳米粉体。用XRD,TEM对其形貌、结构进行了表征。结果表明:所制备的ZnO结晶良好,其粒径为20~50 nm。用其制成气敏元件,并用静态配气法测试其气敏性能,发现在工作温度为290℃左右,该气敏元件对体积分数为0.001%的Cl2的灵敏度高达288。     

聚酰亚胺衬底掺Sb的SnO_2透明导电膜的制备

用射频磁控溅射法在聚酰亚胺衬底上制备出了相对透过率为80%左右、最小电阻率为3.710-3 W·cm、附着良好的SnO2∶Sb透明导电膜。 靶材中Sb2O3的最佳掺杂量为6%(质量分数),最佳溅射压强为1 Pa(90%Ar+10%O2)。制备的样品为多晶薄膜,并且保持了二氧化锡的金红石结构,具有明显的[110]的趋向。并讨论了薄膜的结构和光电特性随衬底温度的变化。     

纳米ZnO基掺杂气敏元件阵列的制备与特性

以金属蒸气氧化法制备的纯纳米ZnO为气敏原料,通过丝网印刷技术在Al2O3基片上制得纯ZnO和掺杂ZnO的气敏元件阵列。结果表明,元件阵列具有低的功耗,纯ZnO气敏元件阵列在350~400℃对橙汁、可乐、酒精和汽油有较高的敏感性,灵敏度分别为2.9,2.9,53.5和43.4。通过Bi2O3+Cu2O的掺杂,可以降低纯ZnO的电导,并进一步提高气敏元件在250~350℃温度区间对汽油的敏感性。并对其气敏机理进行了探讨。     

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。     

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。