SnO2掺杂纳米TiO2材料气敏性能研究

以纳米TiO2为基料掺杂适量SnO2作为气敏材料,通过传统的气敏传感器制备技术,制作出旁热式气敏传感器,研究了此类传感器对有机挥发气体甲醇、甲醛、乙醇、丙酮的气敏特性,并利用Gaussian03软件,对各被测气体的分子轨道进行了计算分析,对TiO2-SnO2气敏元件的选择性机理做了定性分析.结果表明:TiO2-SnO2传感器对甲醇、甲醛、乙醇等有机挥发性气体具有极高的灵敏度,在不同工作电压下对各类气体表现出较好的选择性,气体分子轨道能量的差异是元件气敏选择性的定性因素.     

超细MgFe_2O_4复合氧化物的气敏性能研究

以FeSO4·7H2O和MgCl2·6H2O为材料,用新型化学共沉淀法制备了纳米尺寸的复合金属氧化物MgFe2O4粉体。将样品做成厚膜型气敏元件,测定了其对乙醇、甲醛、丙酮、甲苯、苯氨气、石油醚等还原(可燃)性气体的气敏特性。测试显示:700℃下,热处理1h,所得纳米微粉制作的元件在300℃工作温度下对丙酮有较高灵敏度和良好的选择性,并对气敏机理给予了解释。     

LiZnVO_4液相掺杂改善SnO_2系湿敏材料性能的研究

采用尿素共沉淀法制备出SnO2纳米粉体,考察了液相掺杂L iZnVO4对材料微结构、湿敏性能的影响,分析了材料的频率特性。实验结果表明:采用尿素共沉淀法制备SnO2纳米粉体,并适当的液相掺杂L iZnVO4可使材料具有棒状晶粒的微结构和较好的湿敏性能与频率响应。     

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.     

Pd掺杂的SnO2甲烷传感器气敏性能的研究

本文研究了Pd掺杂的SnO2材料对于甲烷气体的敏感特性。首先从机理上说明掺杂Pd金属的原因;然后,采用简单的混合研磨工艺制备了Pd掺杂SnO2复合材料;其次,采用刷涂工艺在加热型平板电极上制备了气敏层。研究了所制备的Pd掺杂SnO2气体传感器在不同温度对甲烷气体的敏感特性。结果表明,Pd掺杂在提高SnO2的气敏性能的同时还能降低其工作温度;其中,2 wt%Pd掺杂SnO2的传感器气敏性能最优,在最佳工作温度(200°C)下对500 ppm甲烷的气敏响应可达3.43,灵敏度提升了45.67倍(50–1000 ppm)。     

Y沸石改善SnO2气体传感器性能的研究

为了改善气体传感器的敏感性能,分别采用SnO2外涂Y沸石的涂覆法和Y沸石与SnO2混合法,用Y沸石对SnO2气体传感器进行改性.用X-射线衍射(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)对混合法制备的Y沸石/SnO2复合材料的结构和表面进行了表征与分析.将这两类敏感元件进行了VOC气体的气敏测试.结果表明,与纯SnO2相比,Y沸石与SnO2直接混合的复合材料提高了对丙酮的响应值,而对其他气体响应值基本不变;涂覆法制备的气敏元件不仅提高对丙酮的响应值,而且减小了对乙醇的响应值,对乙醇起到一定抑制作用.初步分析了Y沸石对SnO2气敏特性改善的机理.     

掺杂对ZnO气敏性能的影响研究

ZnO是最早发现的金属氧化物气敏材料,对其掺杂一直是研究的一个热点.采用机械球磨法制备了22种不同掺杂的纳米ZnO气敏材料,通过乙醇、丙酮、苯的测试,系统对比了掺杂元素的化学性质,如离子半径、化合价、元素周期等对ZnO气敏性能的影响.掺杂元素的离子半径为0.072～0.088 nm时,传感器对被测气体的响应比掺杂其他离子半径的高.不同周期掺杂元素对ZnO纳米气体传感器的选择性有一定的影响.     

室温固相合成纳米SnO_2及气敏性能研究

用室温固相法合成了SnO2 纳米粉体,在粉体材料中添加无机造孔剂调整材料的微结构。考察不同烧结温度和造孔剂添加量对气敏性能的影响。结果表明:适宜的无机造孔剂和烧结温度能改善气敏材料的微结构,从而提高气敏性能。材料对乙醇有较好的敏感性和选择性。在4. 5V加热电压下,对体积分数为5×10-4的乙醇、汽油和丙酮的灵敏度分别为85. 91, 8. 34和8. 37。     

碳纳米管掺杂WO_3气敏元件敏感特性的研究

研究以碳纳米管(CNT)为掺杂剂制备的CNT-WO3旁热式气敏元件。采用球磨、超声分散的方法对碳纳米管进行分散处理,溶胶—凝胶方法制备WO3微粉,用SEM观察了WO3气敏材料的显微结构,测试了元件对丙酮的气敏性能。结果表明:碳纳米管存在于平均粒径为30~50 nm的WO3晶粒间,从而增加了材料的气孔率。碳纳米管掺杂元件对丙酮的灵敏度远高于纯WO3元件,质量分数为0.4%的掺杂量对丙酮有最高灵敏度,具有能检测低体积分数丙酮气体、选择性好的优点,特别是掺杂碳纳米管明显提高了WO3元件的响应速度。     

聚苯胺及其氧化锡复合材料的气敏特性研究

以溶胶-凝胶法制备了SnO2纳米粒子,以原位聚合沉积法在陶瓷基底叉指金电极上制备了PANI及PANI/SnO2复合薄膜,形成气敏元件。室温下测试了元件对氨气及水果释放气体的敏感特性。结果表明,PANI和PANI/SnO2复合膜对氨气具有选择性好,线性度好的特点,PANI比PANI/SnO2复合膜的灵敏度高,更适合在较宽浓度范围内测试氨气;另外,这两种传感器对存放的水果（香蕉、苹果）释放气体具有响应恢复快,重复性好等特性,PANI/SnO2复合膜对水果释放的气体比PANI具备更高的灵敏度,有望在水果仓储运输方面得以应用。     

对超低浓度甲烷具有高气敏性的自组装型SnO2纳米棒气敏传感器

通过热蒸发SnO2和活性炭的混合粉末的自组装方式直接在Cr-Au梳状交叉电极上制备了一层SnO2纳米棒气敏层,从而研制出了SnO2纳米棒气敏传感器,经测试,发现此传感器对于浓度范围为2～5ppm的甲烷具有非常好的探测灵敏度,继而从气敏机制、自组装制备方式、SnO2纳米棒的比表面特性及SnO2纳米棒的尺度低于得拜长度等角度解释了此传感器对甲烷具有高气敏性的原因。     

基于高灵敏度SnO_2纳米棒传感器的便携式酒精测量仪

设计了一款基于高灵敏度的单晶体SnO2纳米棒传感器,以高性能、超低功耗的单片机MSP430F135为控制核心的便携式精密酒精测量仪。阐述了高灵敏度的单晶体SnO2纳米棒传感器的特性,并给出了传感器测试电路。简单介绍了系统硬件电路的工作原理和软件实现流程。     

La掺杂ZnO和SnO2薄膜的气敏特性

真空蒸发沉积薄膜再经热氧化获得n型掺La的ZnO和SnO2薄膜(玻璃衬底)研究掺La含量与热氧化工艺对薄膜的物相结构、表面形貌和气敏特性的影响.实验给出:掺La使薄膜表面颗粒细化,随La含量增加,ZnO,SnO2薄膜平均晶粒尺寸均增大.掺La可明显降低2种薄膜的气敏工作温度相比之下,掺La对ZnO薄膜的灵敏度改善明显优...     

镍镧复合氧化物的掺杂及其气敏性能研究

用共沉淀法制备了镍镧复合氧化物并对其进行三价、四价离子系列掺杂。研究了掺杂物的气敏性能。实验结果表明,SiO2,TiO2,SnO2,Al2O3,SbCl3等掺杂的复合氧化物,均对乙醇有较高的气敏性,而对汽油、H2及LPG等气敏性较低。其中TiO2掺杂量为4%(摩尔分数)的镍镧复合氧化物对乙醇的气敏性能最好。探讨了Si,Ti,Sn,Al,Sb等离子的价态,离子半径及复合氧化物的形成条件等与气敏性能的关系,研究了工作温度,被测气体浓度对元件气敏性能及对气体选择性的影响。     

双层厚膜结构改善气敏元件灵敏度和选择性研究

研究了厚膜印刷技术制备的双层膜结构气敏元件的灵敏度和选择性.测量结果表明:在二氧化锡(SnO2)单层膜下再添加一层纳米三氧化钨(WO3)材料厚膜,可以提高气敏元件对酒精、丙酮、甲醛、甲苯还原气体的灵敏度和选择性.当浓度为900×10-6时,将SnO2覆盖在WO3之上形成双层膜时,较两种材料对应的单层膜灵敏度均有所提升.因此,双层厚膜结构为改善元件的灵敏度和选择性提供了一种可行的方法.初步认为,双层膜的作用与膜的上、下排列顺序有很大的关系,也与双层界面间由于扩散效应所形成的过渡层有关.     

溅射Au对SnO_2/Fe_2O_3薄膜气敏特性的影响

通过直流溅射Au对PCVD方法制备的SnO2/Fe2O3双层薄膜的SnO2表面进行了修饰,并对修饰后的Au SnO2/Fe2O3薄膜的气敏特性进行了观测。结果表明,Au的催化作用使Au SnO2/Fe2O3薄膜气敏器件对CO,H2,C2H5OH等气体的灵敏度增大2～3倍,相应于最大灵敏度的工作温度均降低约60℃。这显示直流溅射Au是改善SnO2/Fe2O3双层薄膜气敏性能的一种有效手段。     

α-MoO3/TiO2 core/shell nanorods: Controlled-synthesis and low-temperature gas sensing properties

Crystalline α-MoO₃/TiO₂ core/shell nanorods are fabricated by a hydrothermal method and subsequent annealing processes under H₂/Ar flow and in the ambient atmosphere. The shell layer is composed of crystalline TiO₂ particles with a diameter of 2-6 nm, and its thickness can be easily controlled in the range of 15-45 nm. The core/shell nanorods show enhanced sensing properties to ethanol vapor compared to bare α-MoO₃ nanorods. The sensing mechanism is different from that of other one-dimensional metal oxide core/shell nanostructures due to very weak response of TiO₂ nanoparticles to ethanol. The enhanced sensing properties can be explained by the change of type II heterojunction barrier formed at the interface between α-MoO₃ and TiO₂ in the different gas atmosphere. The present results demonstrate a novel sensing mechanism available for gas sensors with high performance.     

稀土La掺杂SnO_2薄膜气敏特性

用真空热蒸发两步法在玻璃衬底制备SnO2和La掺杂SnO2薄膜。研究氧化、热处理工艺和La掺杂含量对SnO2薄膜结构、气敏特性的影响。结果显示:经T=550℃,t=45 min氧化、热处理后,得到n型金红石结构SnO2薄膜。适当掺La可改善SnO2薄膜结晶状况,掺La后SnO2薄膜对气体的选择性和灵敏性均得到明显的改善,在气体体积分数为1×10-2时,掺La(5%)的SnO2薄膜对乙醇的灵敏度为12;掺La(3%)的SnO薄膜对丙酮的灵敏度可达到14。     

Gas sensing properties of CuO nanorods synthesized by a microwave-assisted hydrothermal method

P-type CuO nanorods with the breadth of 15-20 nm and the length of 60-80 nm, have been synthesized using a microwave-assisted hydrothermal (MH) method. The band gap of CuO nanorods was calculated to be 2.75 eV based on the UV-vis absorption spectrum of the product. The gas sensing property of the CuO nanorods to several organic vapors was tested in temperatures ranging from 160 °C to 300 °C. The response of the CuO sensor to ethanol (1000 ppm) was 9.8 at the working temperature of 210 °C. The response time and the recovery time were within the range of 13-42 s and 17-51 s, respectively. Further measurements exhibited stronger response to ethanol than to other target gases. The enhanced gas sensing performance of the sensor to ethanol may be attributed to the small size of the CuO particles.     

Influence of the doping method on the sensitivity of Pt-doped screen-printed SnO2 sensors

In this work, we study the influence of the introduction method of Pt atoms on the sensitivity to traces of ethanol of Pt-doped SnO₂ sensors. The tin oxide films were obtained by a screen-printing process. Two different methods were employed to introduce Pt atoms on SnO₂ films. In the first one, the Pt atoms were added to the screen-printed tin oxide layer by using RF magnetron sputtering and a subsequent thermal treatment. The second method consisted of mixing SnO₂ and Pt pastes before the screen-printing process. The different active layers (including un-doped tin oxide) were carefully examined relative to their sensitivity to ethanol at different working temperatures. Sensors prepared by the second method showed sensitivity to ethanol four times higher than one of the sensors prepared by the first method and 12 times higher than un-doped sensors. XPS and scanning electron microscopy (SEM) measurements showed that this behaviour could be associated with the spatial distribution of the doping elements within the tin oxide film. While in Pt-sputtered sensors most of the Pt atoms were found at the surface of the active layer, for the sensors made by mixing Pt and SnO₂ pastes, a homogeneous distribution of the Pt atoms was observed. These sensors show high sensitivity and fast response time to ethanol vapours, with a detection limit in the ppb range.