ZnO纳米阵列结构酒精气敏特性研究

为了提高ZnO气敏元件对酒精蒸汽的气敏响应,改善气敏元件的稳定性及耐久性,文中采用化学水热法在预处理后的陶瓷管电极表面生长ZnO纳米阵列材料,通过退火处理后得到薄膜ZnO气敏元件.借助X射线衍射仪和扫描电子显微镜对所得产物的晶体结构和形貌进行表征.采用静态配气法对其进行不同浓度(1×10-4,2×10-4,5×10-4,1×10-3)的酒精蒸汽气敏性能测试.实验结果表明:该结构为分散均匀的ZnO纳米线阵列状结构,该纳米结构薄膜气敏元件具有较好的气敏性能,具有较快的响应及恢复.随环境中酒精蒸汽浓度的增加,其气敏性能逐步提升,在5×10-4酒精蒸汽气敏浓度下气敏性能达到峰值.不同浓度条件下,气敏响应及恢复时间不同,在1×10-4条件下度响应时间最快,1×10-3浓度下恢复时间最快,2×10-4浓度下响应恢复时间最均衡.     

微波水热法构筑高性能SnO_2基乙醇传感器

以二水合二氯亚锡为原料,无任何添加剂,通过微波水热法快速合成氧化锡(Sn O2)纳米棒.使用X射线衍射和扫描电子显微镜对样品的结构、形貌进行表征.研究发现,制备的Sn O2纳米棒颗粒尺寸均一,分散性较好,纳米棒的表面布满颗粒状的突起.以制得的Sn O2纳米棒构筑旁热式气敏元件,采用静态配气法测试了气敏元件对乙醇、甲醇、丙酮和氨气等气体的敏感性能.结果表明,该气敏元件对乙醇具有灵敏度高、检测下限低、选择性好、响应和恢复迅速等优点.     

CuO花状微球的可控合成及在气体传感器应用研究

采用一步水热法合成CuO花状微球，并通过XRD和SEM对相应的微观结构进行分析表征.结果显示：表面活性剂聚乙二醇（PEG）的用量对产物形貌有较大影响，当PEG的用量为0.8 mg可制得形貌良好的花状微球，其由形状、大小相似的纳米片组装而成，直径为2~7 μm.将制得的CuO花状微球构筑旁热式气敏元件，并采用静态配气法测试气敏元件对乙醇气体的敏感特性.结果表明:CuO花状微球对乙醇有良好的气敏响应特性，且响应恢复时间短、检测下限低、选择性好，在乙醇气体检测方面展现了良好的应用前景.     

介孔二氧化锡纳米材料的臭氧气敏性能

以葡萄糖缩合的碳球为模板,由SnCl₄水热反应制备介孔结构的二氧化锡纳米材料,通过X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电镜等表征介孔材料的结构和形貌,发现制备的二氧化锡为四方晶系金红石结构,晶粒尺寸13.8 nm. 以二氧化锡为敏感材料制作气敏元件,并测试了气敏元件在100 ℃~420 ℃温度范围内的气敏性能. 结果表明在200 ℃时,介孔结构的二氧化锡气敏元件对体积分数为1×10^-4的臭氧的灵敏度为2 089,最低检测浓度低于3×10^-6（S=28）,气敏响应时间16 s,恢复时间40 s. 在此条件下,该气敏元件具有灵敏度高、检测浓度低、响应恢复快等优点,具有商业应用价值.     

多孔ZnO纳米片的制备及气敏性能研究

通过溶剂热方法大量得到具有二维片状结构的前驱物后,再经煅烧处理成功制备出了多孔ZnO纳米片.用XRD、FESEM、TEM等手段对材料的结构和形貌进行了表征,并系统研究了材料的气敏性能.结果表明,多孔ZnO纳米片为单晶结构,制备的气敏元件对丙酮气体具有较高的灵敏度和选择性.制备出的多孔ZnO纳米片是制备丙酮传感器的理想材料,所制备的气敏元件具有良好的响应恢复特性.     

溶液处理ZnO纳米火炬阵列薄膜的制备及其气敏性能研究

利用晶种生长和溶液处理相结合的方法在气敏元件表面制备出了ZnO纳米火炬阵列薄膜,该方法在低温下进行,对环境友好且能耗低。对制得的薄膜进行XRD表征,结果表明其主要物相为纤锌矿ZnO;并对该薄膜进行FESEM表征,发现该ZnO纳米火炬呈中空形貌,高5μm,外径2μm,壁厚约200nm,且大小均一、排列有序。这些纳米火炬都是由粒径20nm左右的更细小的ZnO粒子组装而成。此外还讨论了ZnO纳米火炬结构的可能生长机理。最后对这种ZnO纳米火炬阵列薄膜进行了乙醇的气敏性能测试,并与纳米棒和纳米墙等已知形貌的ZnO纳米材料相比较,结果表明纳米火炬结构的ZnO纳米材料具有更优良的气敏性能。     

Zn/Sn热共蒸发制备ZnO/Zn2SnO4/SnO2同轴纳米电缆

为了研制优质气敏传感器的ZnO系气敏元件,以Zn粉和Sn粉为原料,通过热共蒸发法,在900℃的氧气气氛中,制备了直径为80～150nm的三层同轴ZnO/Zn2SnO4/SnO2核壳结构的纳米电缆.利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）和透射电子显微镜（TEM）试验对纳米电缆的形貌、组成成分以及微观结构进行了表征.测得该三层同轴ZnO/Zn2SnO4/SnO2核壳结构的纳米电缆的芯核为SnO2,中间层为Zn2SnO4化合物,外壳层为ZnO,且有铅笔状、三角金字塔状和四棱锥状三种不同纳米形貌.     

聚乙二醇修饰纳米二氧化锡的制备及气敏特性

以五水四氯化锡为原材料,聚乙二醇为表面包覆剂,用沉淀法制备出二氧化锡纳米粉体.将制得的二氧化锡纳米粉体经过研磨、涂覆、烧结、焊接、老化等步骤即制得旁热式烧结型二氧化锡气敏元件.取少量二氧化锡纳米粉体采用X射线衍射、比表面测试、扫描电镜和透射电镜等测试手段对材料的结构、比表面积和形貌进行了表征;采用静态配气法测试了气敏元件对乙醇、甲醛、丙酮、甲醇等气体的气敏性能.结果表明:制备的二气化锡粉体粒径非常小且均一性比较好,颗粒大小约为5～8nm;比表面积极大,最高达到每克73.29平方米,具有多孔结构,最可几孔径为4.7～6.1nm,多孔结构可形成气体通道有利于气体分子扩散,从而提高气敏性能.通过添加聚乙二醇作为表面包覆剂对二氧化锡进行修饰,提高了二氧化锡材料的气敏性能,研究表明各元件对乙醇、甲醛、丙酮、甲醇等气体都具有很高的灵敏度,具有较大的应用前景.     

紫光激发对ZnO纳米线氨气气敏性能的影响

分析了ZnO基气体传感器在应用中存在灵敏度低、响应和恢复时间长的问题.以物理热蒸发法制备的ZnO纳米线为气敏基料,制作成旁热式气敏元件.采用紫光(波长为370~395 nm)激发,用静态配气法对浓度为100 mL/m3的氨气进行了气敏性能的测试.ZnO纳米线气敏元件对氨气检测的灵敏度提高了353%,响应时间和恢复时间分别缩短了4 s和1 s.     

粉末溅射ZnO薄膜酒敏元件

针对金属氧化物薄膜气敏元件传统制造工艺中存在的掺杂不稳问题,开发了一种实用化的ZnO薄膜气敏基材料.采用粉末溅射法研制ZnO：1?O2薄膜,利用衬底Al2O3与ZnO晶体均为六方结构的特点,选择适当溅射参数研制出薄膜气敏元件,同时通过悬挂芯片双点焊工艺,使元件更加小型化.长期检测结果表明,此类元件气敏特性和稳定性良好,适合进一步推广应用.     

贯通大孔SnO_2纳米材料的制备及气敏性能研究

为改善二氧化锡(SnO_2)的气敏性能,以聚苯乙烯(PS)微球为模板,SnO_2纳米晶为骨架,采用颗粒模板法成功制备大孔SnO_2(MP-SnO_2)气敏材料,并对制备的样品进行差热分析(TGDTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和氮气吸附脱附分析。结果表明,制备的MP-SnO_2样品具有贯通孔道大孔结构,平均大孔孔径为300 nm,与SnO_2纳米晶相比具有更大的比表面积。通过气敏测试发现MP-SnO_2在280℃工作温度下对体积分数4×10-4的乙醇气体的灵敏度高达138,是SnO_2纳米颗粒的1.6倍,显示出更加优异的气敏性能。     

紫外光驱动微纳结构薄膜的气敏特性研究

采用基于有机模板的溶液浸渍-无损转移法制备ZnO微纳多孔有序薄膜,研究了在不同紫外光强度照射下和不同尺寸孔径的ZnO微纳多孔有序薄膜对NO₂气敏性能的影响。结果表明,以500 nm聚苯乙烯（PS）球为模板制备的ZnO微纳多孔薄膜传感器,在0.35 mW/cm3紫外光照射下具有较高的灵敏度、较快的响应和恢复时间。随着紫外光强度的增强和孔径尺寸的增大,ZnO微纳多孔薄膜传感器的灵敏度降低;且在紫外光照射下ZnO微纳有序多孔薄膜对乙醇、甲醛、H₂S、SO₂和CH₄等气体具有很好的选择性。     

烧结温度对ZnO纳米线酒敏性能影响的研究

为初步研究ZnO纳米线的酒敏性能,以纯度为99.9%的Zn粉为原料,采用物理热蒸发法制备出ZnO纳米线,并以其作为气敏基料,羧甲基纤维素为粘结剂,在不同的烧结温度下制备成旁热式气敏元件.运用扫描电镜观察了产物的形貌,采用静态配气法在自制的测试系统上进行了气敏性能的测试.结果表明:随着烧结温度的升高,ZnO纳米线互相联结、长大,使其比表面积迅速减小,进而影响了气敏元件的酒敏性能.根据实验结果,当其烧结温度为500℃时,元件的气敏性能较佳.     

介孔SnO_2纳米材料的制备及酒精气敏特性研究

为了探究新型气敏材料的制备方法,降低普通气敏材料的工作温度及生产能耗与成本,文中采用分子模板法,以非离子表面活性剂十二胺和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵为模板,结合水热法合成孔径尺寸为5~6nm的介孔SnO2纳米结构材料.通过广角度和小角度X射线衍射及透射电子显微镜等方法对产物进行表征,用CGS-1TP智能分析气敏系统上进行气敏性能各项参数的测定.以所制备的纳米SnO2为气敏材料,对0.1×10-4~2×10-4的酒精进行了气敏测试.测试结果表明:介孔SnO2纳米材料在工作温度为152℃(普通温度为400℃)时,对2×10-1‰酒精的最大灵敏度为312,为普通SnO2纳米材料的5~10倍,响应时间为16s,大大降低了气敏元件的工作温度﹑响应时间和灵敏度.表明所制备的具有介孔形貌的SnO2纳米材料对酒精的气敏性能良好,相比普通的气敏材料具有大规模﹑低成本和低能耗的优势,在酒精的生产与监测方面具有良好的应用前景.     

粉末溅射ZnO薄膜酒敏元件

针对金属氧化物薄膜气敏元件传统制造工艺中存在的掺杂不稳问题，开发了一种实用化的ZnO薄膜气敏基材料.采用粉末溅射法研制ZnO:1%CeO2薄膜，利用衬底Al2O3与ZnO晶体均为六方结构的特点，选择适当溅射参数研制出薄膜气敏元件，同时通过悬挂芯片双点焊工艺，使元件更加小型化.长期检测结果表明，此类元件气敏特性和稳定性良好，适合进一步推广应用.     

氧化钛锡复合纳米粉的制备及其气敏性

TiO2和SnO2都是n型半导体,广泛应用于检测H2、CO、醇类等气体的气敏传感器的研究中.本文以钛酸丁脂Ti(OC4H9)4和结晶四氯化锡SnCl4.5H2O为原料,采用共沉淀法,制备出氧化钛、氧化锡复合纳米粉.通过XRD、AFM对制备的复合材料进行了表征.以二氧化锡和二氧化钛摩尔比分别为2∶1;4∶1;6∶1;8∶1;10∶1的5种复合纳米粉体为基体材料,制成旁热式气敏传感器;采用静态配气法测试了各元件对乙醇气体的气敏性能;对元件的灵敏度、响应及恢复特性进行了研究;并分析了乙醇浓度、加热温度等对气敏元件气敏性能的影响.结果表明,复合材料由纳米晶粒组成,复合材料中TiO2含量低于12.5%时,钛离子取代锡离子形成固溶体,其气敏性能较高;TiO2含量大于12.5%,TiO2独立形核,形成两相复合纳米粉.复合材料对乙醇的灵敏度随浓度的增加而增大,呈现出比较好的线性关系.在273℃,乙醇体积分数为400×10-6时,n(SnO2)∶n(TiO2)=10∶1的复合粉体制备的气敏元件的灵敏度高达130.7;并且元件具有良好的响应及恢复特性.     

纳米ZnO催化生物乙醇转化的形貌效应

利用水热法合成了棒状、片状、球状结构的氧化锌(ZnO)纳米晶粒,评价了不同形貌的纳米ZnO对生物乙醇转化的催化活性,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射(XRD)及程序升温脱附(NH_3-TPD,CO_2-TPD)等研究手段对ZnO的形貌及表面酸碱性等物相结构进行了表征.结果表明:不同形貌的纳米ZnO具有不同的表面酸碱性,从而在生物乙醇催化转化的反应路径及产物选择性调控方面表现出一定的形貌效应.     

稀土元素掺杂对ZnO纳米线气敏性能的影响

为解决ZnO基气体传感器在实际应用中存在着灵敏度低、选择性差、响应时间长等问题,以采用物理热蒸发法制备的纯ZnO纳米线和稀土元素（Y2O3、CeO2、La2O3）掺杂的ZnO纳米线为气敏基料,制备成旁热式气敏元件,用静态配气法对浓度均为100 ppm的无水乙醇蒸汽、氨气、甲烷及一氧化碳四种气体进行气敏性能测试.结果表明,稀土元素掺杂后,ZnO纳米线对四种气体灵敏度的最高值都有明显的提高,响应时间和恢复时间分别为4 s和3 s.     

以碳球为造孔剂的ZnO多孔材料的制备及其气敏性能研究

以葡萄糖作为碳源,采用水热法制备纳米碳球,并将其作为造孔剂制备ZnO多孔材料。分别用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、氮吸附比表面积测试仪对材料进行表征,并研究ZnO多孔材料对应元件的气敏性能。实验结果表明:添加50 m L纳米碳球制备出的ZnO多孔材料其对应元件对乙酸表现出高灵敏度和较好的选择性;在相对湿度为50%,工作温度为310℃时,该材料对应元件对体积分数为1 000×10-6乙酸的灵敏度为393.8,为纯ZnO材料的63.6倍。     

贯通大孔SnO2纳米材料的制备及气敏性能研究

为改善二氧化锡（SnO₂）的气敏性能,以聚苯乙烯（PS）微球为模板,SnO₂纳米晶为骨架,采用颗粒模板法成功制备大孔SnO₂（MP-SnO₂）气敏材料,并对制备的样品进行差热分析（TGDTA）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和氮气吸附脱附分析。结果表明,制备的MP-SnO₂样品具有贯通孔道大孔结构,平均大孔孔径为300 nm,与SnO₂纳米晶相比具有更大的比表面积。通过气敏测试发现MP-SnO₂在280℃工作温度下对体积分数4×10-4的乙醇气体的灵敏度高达138,是SnO₂纳米颗粒的1.6倍,显示出更加优异的气敏性能。