微波烧结对纳米ZnO气敏元件性能改进研究

分析了微波烧结的原理和特点,并将其引入气敏元件的制备工艺中,研究微波烧结工艺对纯纳米ZnO厚膜阵列元件的气敏性和稳定性的影响.实验表明:微波烧结ZnO厚膜时间越长,厚膜电导和敏感性越小.在20,40,60 min 3种烧结对比中,20 min烧结的元件具有最好的敏感性和最低的最佳敏感温度,60min烧结的元件具有最好的稳定性.可见微波烧结可以有效调控气敏元件的敏感性和稳定性,是一种值得推广的新的气敏元件的制备技术.     

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.     

表面改性四针状纳米ZnO结构与气敏性能研究

将4种质量分数(5%,10%,20%,30%)的Co(CH3COO)24H2O混合到四针状纳米ZnO原料里,采用超声化学浸泡法制备出表面改性四针状纳米ZnO颗粒。通过XRD和TEM分析了表面改性四针状纳米ZnO结构的物相和形貌特征。随着Co(CH3COO)24H2O质量分数增大,Co3O4相明显出现,Co3O4相沉积在ZnO表面上。研究表明:以表面改性四针状纳米ZnO粉末为原料制备的厚膜气敏元件,与纯ZnO气敏元件相比,Co(CH3COO)24H2O质量分数为5%的气敏元件对酒精和甲醇有较高的灵敏度,并讨论了表面改性对气敏性能的影响。     

热蒸发石墨烯基SnOx-Sn传感器气敏性研究

通过化学气相沉积法制备石墨烯并采用热蒸发法在石墨烯上沉积锡(Sn)及其氧化物,得到石墨烯基SnOx-Sn气敏传感器,研究其在室温下对低体积分数甲醛和二氧化氮(NO2)气体的气敏性及SnOx-Sn膜厚和基底加热温度对传感器气敏性的影响.通过场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)等表征手段研究了石墨烯基SnOx-Sn气敏传感器的形态结构.     

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.     

掺入SiO2纳米颗粒对厚膜ZnO气敏传感器气敏性能的影响

利用丝网印刷技术,制备出掺入SiO2和未掺入SiO2的ZnO厚膜气敏传感器,测试对甲醇和乙醇的气敏性能,并用场发射扫描电子显微镜(FESEM)来分析表征气敏膜的微观形貌。结果表明SiO2的掺人有效地抑制了ZnO晶粒的长大。在工作温度为400～450℃时,SiO2的掺入显著提高了ZnO厚膜气敏传感器对甲醇和乙醇的敏感度,...     

紫光激发提高ZnO基半导体气敏传感器的敏感性能

以激光-感应复合加热法制备的纳米ZnO粉末为气敏基料,制作厚膜型的管状气敏元件,采用紫光(波长为370～395nm)激发,对无水乙醇进行了静态配气法的气敏性能测试.结果表明在紫光激发下,ZnO基半导体气敏传感器在较低的工作温度条件下对无水乙醇具有较好的气敏性能,而且随着紫光光强的增大,气敏性能提高.     

基于高通量筛选的高性能NO_x气敏材料研究

以SnO_2,BaTiO_3,ZnO为原材料设计一组材料体系,利用气敏膜并行合成仪并行制备45种气敏膜,通过高通量气敏性能无人测试仪表征气敏性能,筛选出对氮氧化物(NO_x)气体敏感性、选择性较好的材料。通过对NO,NO_2,苯、甲醛、CO、乙醇气体的气敏性能测试,发现当SnO_2和BaTiO_3按摩尔比6∶2复合时,在200℃时对500×10~(-9)NO,500×10~(-9)NO_2响应值分别有142,113.4,且具有较好的选择性。最后,对SnO_2—BaTiO_3复合材料如何提升传感器性能进行了讨论。     

超微粒氧化铁的制备与气敏性能的研究

本文采用PCVD法制备了纳米级的超微粒氧化铁气敏材料.用这种材料制备的气敏元件具有工作温度低、灵敏度高、响应速度快、稳定性好等优点.不需掺杂,改变工作温度和热处理温度便可获得对酒精蒸汽和C_2H_2气体具有选择性的气敏元件.这种材料像SnO_2,ZnO气敏材料一样,在205℃左右出现电导极值.超微粒α-Fe_2O_3的气敏机制属表面控制型.     

本期摘要

纳米SiO2掺杂的In2O3厚膜气敏传感器稳定性研究 摘要：采用丝网印刷技术．制备了纳米SiO2掺杂的In2O3厚膜气敏传感器．并通过加速寿命试验对乙醇气氛下传感器的稳定性进行探究。通过长期测试发现纳米SiO2的掺入明显地提高了In2O3气敏传感器的稳定性。此外．当SiO2的掺杂浓度控制在5wt％左右时．In2O3气敏传感器的气敏性能也有了很大的提高。结合实验数据,对SiO2提高In2O3气敏传感器稳定性与敏感性的微观机理做了深入分析。     

CdO activated Sn-doped ZnO for highly sensitive, selective and stable formaldehyde sensor

Sn-, Ni-, Fe- and Al-doped ZnO and pure ZnO are prepared by coprecipitation method, and characterized by scanning electron microscope (SEM), energy diffraction spectra (EDS) and X-ray diffraction (XRD). Their formaldehyde gas sensing properties are evaluated and the results show that 2.2 mol% Sn dopant can increase the response of ZnO by more than 2 folds, while other dopants increase little response or even decrease response. Further, CdO is used to activate ZnO based formaldehyde sensing material. It is demonstrated that 10 mol% CdO activated 2.2 mol% Sn-doped ZnO has the highest formaldehyde gas response, with a linear sensitivity of ∼10/ppm at lowered work temperature of 200 °C than 400 °C of pure ZnO, and high selectivity over toluene, CO and NH₃, as well as good stability tested in 1 month.     

掺杂PdO敏感电极对丙烯的气敏性能研究

为了研究并提升氧化钯(PdO)敏感电极的气敏性能,采用Ni,La和Mg元素对PdO进行掺杂.通过掺杂前后PdO的表征实验对比,发现掺杂作用不仅改变晶格参数,同时也影响晶体中的缺陷.在对丙烯气敏测试中,Ni和La掺杂的PdO敏感电极提高了传感器气敏灵敏度.对于掺杂提高气敏响应的机理,我们根据不同元素掺杂对PdO气敏反应的不同作用,讨论了氧化物缺陷对PdO催化活性的影响.晶体中的氧缺陷可以提高氧化物的催化活性,使传感器具有较高的灵敏度.具有掺杂PdO敏感电极对氧气和多种气体的选择性测试,表现出对丙烯气体具有较高的选择性.     

氧等离子体处理ZnO纳米纤维材料的制备及其对丙酮气敏性能的研究

采用静电纺丝法制备了ZnO纳米纤维材料并使用氧等离子体对其进行表面处理.通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),BET比表面积测试以及X射线光电子能谱分析(XPS)等手段对样品的结构与形貌进行了表征分析.将氧等离子体处理前后的ZnO纳米纤维分别制成气体传感器,对浓度为1×10-6~100×10-6(体积分数)丙酮气体的敏感特性进行了测试分析.测试结果表明,氧等离子体处理后的ZnO纳米纤维响应值较未处理的ZnO纳米纤维有大幅度的提升,最佳工作温度也有所降低,且对甲醛、苯、甲苯、二甲苯等几种干扰气体表现出更好的选择性.从晶粒间势垒和耗尽层厚度等角度初步分析了氧等离子体处理改善ZnO气敏特性的机理.     

一种微型平面薄膜型酒敏器件的研制

粉末溅射有制靶简单、掺杂容易的特点,并有掺杂稳定的优点.利用反溅,发展了粉末溅射,制备了酒敏微型平面薄膜.对薄膜的相关特性进行了研究,给出了薄膜最佳掺杂范围、最佳灵敏度的膜厚以及响应时间与恢复时间随膜厚变化的规律,总结了最优参数.又测试了器件性能,通过实验对影响灵敏度测试的条件如测试电压和湿度影响灵敏度的规律进行了分析和讨论.结论认为,所研制的粉末溅射微型薄膜酒敏器件性能可靠、灵敏度高、稳定性好.     

SnO2基薄膜气体传感器制作与敏感性测试

在现有的粉末烧结型SnO2基气敏传感器基础上研制了薄膜型SnO2基气体传感器,以抛光的丽热石英玻璃为基片,真空磁控溅射50～70nm厚度的SnO2薄膜,在SnO2薄膜上分别溅射不连续的ZnO、Al2O3、CeO2、InO2等薄膜,传感器背面溅射30μm的Ni80Cr20电阳合金作为传感器加热电阻,用薄膜热电偶测量传感器工作温度。测试了不同的复合瞑对传感器灵敏度和选择性的影响,并对传感器的吸附与解吸速度进行了测试,薄嗅传感器达到相同灵敏度所需的工作温度比粉末烧结型传感器下降100～150℃,吸附解吸速度比粉末烧结型快。     

High sensitive and selective formaldehyde sensors based on nanoparticle-assembled ZnO micro-octahedrons synthesized by homogeneous precipitation method

Nanoparticle-assembled ZnO micro-octahedrons were synthesized by a facile homogeneous precipitation method. The ZnO micro-octahedrons are hexagonal wurtzite with high crystallinity. Abundant structure defects were confirmed on ZnO surface by photoluminescence. Gas sensors based on the ZnO micro-octahedrons exhibited high response, selectivity and stability to 1–1000 ppm formaldehyde at 400 °C. Especially, even 1 ppm formaldehyde could be detected with high response (S = 22.7). It is of interest to point out that formaldehyde could be easily distinguished from ethanol or acetaldehyde with a selectivity of about 3. The high formaldehyde response is mainly attributed to the synergistic effect of high contents of electron donor defects (Zn_i and V_O) and highly active oxygen species (O²⁻) on the ZnO surface.     

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.     

ZnO纳米棒修饰的QCM气体传感器检测NH_3研究

主要介绍了ZnO纳米棒修饰的石英晶体微天平(QCM)气体传感器的制备与测试。采用两步法在石英晶振片表面制备直径为100 nm的ZnO纳米棒敏感膜,构成QCM NH3传感器。检测系统为自主研发的基于LabVIEW平台的QCM气体传感器频率测试软件。检测NH3的体积分数为5×10-6~50×10-6,响应时间均在10 s以内,最大频差值为10.9 Hz,响应最大频差值与NH3体积分数呈现良好的线性关系。室温条件下,ZnO纳米棒敏感膜可以完全实现吸附解吸过程,具有可逆性。该传感器性能稳定,响应灵敏,具有重复性。     

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。