基于NASICON和Co_3O_4敏感电极的丙酮传感器的研究

以溶胶-凝胶法制备的NASICON为基体导电层材料,以水热法制备的纳米片状Co3O4为敏感电极材料,制备了一种检测低浓度丙酮的管式结构固体电解质型气体传感器,利用静态配气法对传感器的气敏性能进行了测试,结果表明:当工作温度为300~375℃时,传感器对体积分数为0.5×10–6~100×10–6的丙酮表现出了较好的气敏性能,其检测下限能达到0.5×10–6(体积分数),传感器电动势变化值(?V)与丙酮浓度的对数呈线性关系,在温度为350℃时,传感器对丙酮的灵敏度达到最大值–24.5 mV/decade,另外,该传感器还具有较快的响应恢复速度和较好的选择性。     

基于微加热板的三维SnO_2薄膜乙醇传感器

为了提高气敏传感器性能,设计并制备了玻璃基底的微加热板,包括加热电极和测试叉指电极(IDE),基于微加热板,利用聚苯乙烯(PS)微球作为掩模,使用多次光刻-剥离工艺制备三维多孔SnO_2薄膜传感器,研究了有无微球和微球直径对于传感器气敏性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对多孔表面形貌进行观察和表征。通过测试不同条件制备的传感器对于乙醇气体的气敏性能,得到使用直径1μm微球作为掩模制备的传感器性能更好,在约220℃的工作温度下,对体积分数为10-4的乙醇气体有3.5的灵敏度,并对传感器的重复性和线性度进行了测试。     

三维花状氧化锌纳米结构的水热合成与气敏特性

采用低温水热合成法制备了氧化锌(Zn O)三维花状纳米结构,通过粉末X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)和选区电子衍射(SAED)等研究分析了其相结构与微观形貌特征,并测试了基于氧化锌三维纳米花所制作传感器的气敏性能。该气体传感器对体积分数为300×10~(–6)乙醇的检测灵敏度可达78.05,响应和恢复时间分别为8 s和9 s,对乙醇的检测浓度下限为体积分数4.67×10~(–6),且具有优良气体选择特性。这一工艺过程的方法简单、可控性好,适合规模化生产。     

正交氧化钼传感器的制备和硫化氢气敏性能研究

利用水热法制备了α-MoO_3纳米棒传感器材料,进而制备了α-MoO_3纳米棒粉末的平面型气体传感器,并基于CGS-1TP智能气体检测分析系统研究了其对H_2S气体的气敏特性。结果表明:制备的α-MoO_3材料结构呈现棒状形态,平均长度和宽度分别约为300 nm和100 nm。制备的α-MoO_3纳米棒传感器对体积分数为20×10~(-6)的H_2S进行气体响应测试的最佳操作温度为180℃,对应的气体响应值为14.92,响应和恢复时间分别为7 s和11 s,同时对体积分数为10×10~(-6)～100×10~(-6)的H2S表现出较高的线性度和优异的稳定性。     

光子晶体光纤CO2气体传感器的研究

为了能高灵敏度地检测CO₂气体的体积分数,基于红外光谱吸收原理,设计了一种以9m长的空芯光子晶体光纤作为传感单元的CO₂气体传感器。利用该传感器测量了不同体积分数的CO₂在同一吸收波长下的吸收光谱图。结果表明,气体的吸收光强和气体的体积分数之间呈线性变化,与比尔-朗伯定律一致;传感器的灵敏度可达4.389×10-5W。可通过加长光子晶体光纤的长度,来增加气体吸收的有效距离,使传感系统获得较高灵敏度。     

氧化钨纳米纤维的制备及其对H_2S的气敏特性北大核心

利用静电纺丝法制备了氧化钨(WO_3)纳米纤维。使用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的物相结构和微观形貌进行表征。分析结果表明:制备的WO_3纳米纤维由众多纳米颗粒组装而成,且平均直径约为200 nm。同时,研究了基于WO_3纳米纤维的气体传感器对H_2S的气敏特性。实验结果表明:在工作温度为150℃时,该传感器对体积分数为2×10^(-5)的H_2S气体的响应达到72,响应时间和恢复时间分别为4 s和21 s,且检测极限为5×10^(-9),表明该传感器在低体积分数H_2S气体检测方面有实际应用价值。     

ZnO纳米线的制备及其气敏特性北大核心

采用水热法制备了ZnO纳米线,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对其物相及微观形貌进行了表征和分析。测试结果表明,ZnO纳米线的平均直径和长度分别约为250 nm和10μm。同时,研究了ZnO纳米线气体传感器对挥发性有机化合物(VOC)的气敏特性。实验结果表明,ZnO纳米线的气体传感器在最佳工作温度200℃下,对浓度5×10-7乙醇和丙酮气体的灵敏度分别可达4.58和2.63,相应的响应时间分别为9和6 s,恢复时间均为3 s。其最低检测极限为5×10-8,表明该传感器对不同环境中乙醇和丙酮气体的检测具有潜在应用前景。最后,对ZnO纳米线气体传感器的气敏机理进行了讨论。     

CuO纳米线对挥发性有机化合物的气敏性能

通过简单经济的水溶液法并配合后续煅烧制备出了一维Cu O纳米线。利用SEM、XRD、XPS等手段对所得纳米线的形貌、组成和晶体结构进行了表征,同时还测试了其在200℃下对常见挥发性有机物(VOC)的气敏响应状况。结果显示,Cu O纳米线气敏传感器对(10~1 000)×10–6(体积分数,以下同)的乙醇、甲醇、丙酮体现出优良的气敏响应特性,在(10~100)×10–6范围内,灵敏度随气体浓度增加呈线性增长,超过100×10–6后增长趋于平缓;响应时间均在10 s以内;浓度累加实验和多次重复实验显示出材料良好的稳定性和重复性;对所测11种VOC中的乙醇、甲醇、丙酮有一定的选择性;响应恢复基线无明显漂移;在300℃下,Cu O纳米线气敏传感器对(10~1 000)×10–6乙醇的灵敏度始终高于商用Sn O2气敏传感器。     

CuO-TiO2气敏材料的制备及其低温丙酮气敏特性研究

采用溶胶-凝胶法制备了CuO掺杂TiO_2纳米材料并用于丙酮气敏传感器制备,通过XRD和SEM对样品的物相结构和表面微观形貌进行表征,利用EDS对样品的元素种类与平面分布进行了分析,研究了CuO掺杂量、工作温度、光激发等对元件气敏性能的影响。结果表明,CuO-TiO_2对丙酮表现出良好的选择性,掺杂6.6%(质量分数)CuO的CuO-TiO_2,经500℃退火后,在75℃下,对体积分数为1000×10~(-6)丙酮的灵敏度达到106.71,响应时间和恢复时间均为2 s;同时研究还显示光激发可以有效提高元件的气敏性能,紫外光照射下元件对丙酮的灵敏度相比无光条件下增幅95%,而可见光照射下元件对丙酮的灵敏度相比无光条件下仍能增幅50%。     

CuO纳米空心球的制备及其NO_x气敏研究

为了制备高灵敏度、快速响应、高选择性的室温NO_x气体传感器,采用简单的一步液相回流法合成出CuO纳米空心球气敏材料。通过XRD、SEM等表征手段对所合成材料的结构和形貌进行研究。结果表明,制备的CuO是由层状纳米片CuO组装成的直径约为500 nm的中空球状颗粒;将其作为电极材料组装成气敏元件,其在室温下对NO_x表现出很好的气敏性能:该材料对体积分数100×10~(–6) NO_x的响应时间为2.5 s,灵敏度可达70.96%;对NO_x最低检测限为体积分数2×10~(–6),灵敏度为13.23%。