Ni掺杂SnO2花状微结构的制备及其气敏特性研究

采用水热法合成了纯SnO2和4 mol%Ni掺杂SnO2花状微结构.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)对其晶相、成分进行了表征,对制备的纯的和Ni掺杂SnO2传感器性能进行了测试.实验结果表明:Ni掺杂可以显著改善SnO2微结构的气敏特性.在最佳工作温度(280℃)条件下,4 mol%Ni掺杂SnO2传感器对100×10-6甲醇的响应可达到13.0,其响应是纯SnO2气体传感器的2.4倍.同时,其具有快速的响应/恢复时间(6 s/5 s),较低的检测极限(1×10-6),以及对甲醇的良好选择性.最后,对Ni掺杂SnO2气体传感器的气敏机理进行了分析讨论.     

Mn掺杂纳米SnO2的气敏性能研究

为了改善纳米SnO2的气敏性能,采用共沉淀化学法制备了不同Mn掺杂量的SnO2材料。利用XRD,SEM测试手段对材料进行了表征,并研究了材料的气敏性能。研究结果表明:Mn掺杂是一种替位式掺杂;Mn掺杂量为1%时,传感器对VOCs气体具有最佳的敏感性能,并在低温时表现出优越的酒精选择性和在300℃时展示出对不同体积分数酒精良好的响应—恢复特性。     

钴掺杂二氧化锡基氢气传感器气敏特性研究

氢气(H2)是溶解在变压器油中的重要故障特征气体,对油中溶解的H2气体浓度进行在线监测能实时有效反映变压器的运行状况.针对传统的二氧化锡基气体传感器检测油中溶解气体存在工作温度较高,气体响应较低的问题,提出一种用金属钴Co掺杂纳米二氧化锡SnO2基传感器检测变压器油中溶解气体的方法,介绍其制备方法研制气体传感器并测试H2气敏特性,同时基于第一性原理对其敏感机理进行了探讨.结果表明:金属Co掺杂SnO2后传感器的最佳工作温度降低至300℃,对50μL/L H2的灵敏度增到12.16,Co掺杂后SnO2的导带负移,在费米能级附近出现了新的掺杂能级,增大了SnO2表面的导电性能,H2吸附在Co-SnO2表面时,价带顶附近区域出现了新的表面态,有利于载流子在价带和导带间的转移,从而改善传感器的气敏性能.     

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。     

射频磁控溅射SnO2/MWCNTs 薄膜材料的气敏性能研究

采用射频反应磁控溅射方法制备掺杂多壁碳纳米管(MWCNTs)的snO2薄膜材料,并在此基础之上制作了N02气敏传感器,使用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了SnO2/MWCNTs薄膜材料的表面形貌、物质组份材料特性,采用气敏元件测试系统来分析优越感的气敏效应,包括灵敏度、选择性、响应-恢复等特性,实验结果表明该气敏传感器对超低浓度(10ppb)NO2气体有很好的灵敏度,对干扰气体不敏感,提出了气敏机理解释实验现象.     

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.     

Pr6O11/SnO2复合材料的制备及对异丙醇气敏特性的研究

通过水热法和退火处理制备了不同Pr浓度(0%,1%,2%,4%)的Pr6O11/SnO2复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等方法对制备材料的物相结构、微观形貌和元素组成进行了表征,并制成旁热式气敏元件,对异丙醇气体进行气敏测试。实验结果表明,基于2%样品的Pr6O11/SnO2气体传感器的气敏性能最佳,在最佳工作温度200℃下对100×10^-6异丙醇气体响应达到16.2,是纯相SnO2传感器响应的2.3倍。最后,对基于Pr6O11/SnO2复合材料气体传感器的气敏机理进行了分析讨论。     

Pd掺杂对SnO_2气敏性能的影响

在气体传感器中金属Pd被广泛用作的催化剂,利用直流溅射和浆料涂覆的方法制备出SnO2气敏元件,在氧气氛中通过直流溅射对SnO2元件进行Pd掺杂,并对用不同制备方法所得元件的电导、灵敏度等进行比较。结果表明:Pd掺杂降低了元件的电导,并使得电导峰出现的位置从460℃转移到260℃和180℃,这和样品的制备方法有关。Pd掺杂有利于提高SnO2元件的灵敏度,特别在低温区(100~250℃)对不同气体的灵敏度有几十倍提高。     

Pd掺杂ZnO纳米线的乙醇气敏特性研究

研究以贵金属Pd作为掺杂剂的ZnO纳米线敏感元件的乙醇气敏性能。采用水热法在叉指电极上直接制备出具有c轴取向的ZnO多晶纳米线。用SEM,XRD和EDS分析手段观测了材料的微观结构,并对其乙醇气敏性能进行了测试。实验结果表明:对于体积分数为200×10-6的乙醇气体,Pd掺杂的ZnO纳米线在灵敏度(8.17)、工作温度(325℃)和响应恢复时间(15,8s)上优于纯的ZnO纳米线。最后,对Pd掺杂的气敏机理进行了讨论。     

发明与专利

一种基于二维MXene/SnO异质结的氨气气体传感器、制备工艺及应用【摘要】本发明提供了一种基于二维MXene/SnO2异质结的氨气气体传感器、制备工艺及应用,属于纳米材料技术领域。该氨气气体传感器主要由气敏材料和加热基板组成,工作温度为室温。     

改善SnO2气体传感器气敏性能的研究进展

随着气体检测的广泛应用,SnO2传感器正引起越来越多的关注.基于对SnO2气敏材料的气敏机理进行综合性阐述的基础之上,从气敏材料和传感器设计两方面重点分析了SnO2气体传感器气敏性能的影响因素,并着重分析了运用当前纳米技术制备SnO2传感器的研究进展,进一步讨论了SnO2传感器发展的研究方向与前景.     

氧化铋掺杂制备SnO2棒状晶粒气敏材料的研究

探讨了氧化铋掺杂的SnO2纳米棒状晶粒气敏材料的制备,并测试了材料的气敏特性。氧化铋在高温形成液相,促进SnO2棒状晶粒的形成,同时氧化铋作为气敏材料的添加剂提高了对乙醇等气体的灵敏度。结果表明,采用液相沉淀法制备纳米粉体,在Bi添加量为10mol%,850℃保温2h的烧结条件下,得到的SnO2棒状晶粒直径约50nm,线径比为5,且较为均一。粉体经过稀硝酸溶液浸泡,其晶粒形貌及相结构不变,酸洗处理后的棒晶粉体制备的气敏元件,电阻值适中,对气体灵敏度提高。对乙醇、丙酮、汽油、苯和氨气的测试说明,氧化铋掺杂的SnO2棒状晶粒作为气敏材料,在不同温区对乙醇和丙酮的灵敏度较高,而且工作温度较低,对汽油、苯和氨气等气体有较好的选择性。     

温湿度对SnO2基CO气体传感器敏感特性的影响

采用溶胶-凝胶法制备了纳米SnO2粉体及Pd掺杂浓度比分别为0.2 mol%、2 mol%1、0 mol%的三种掺杂粉体。以制得的粉体作为敏感材料,制成陶瓷微热板式CO气体传感器。在自行搭建的气体测试平台上,测试了各传感器在不同环境温湿度条件下对CO的响应,研究了Pd掺杂浓度对传感器湿度稳定性的影响,探讨了湿度影响传感器灵敏度的机理。实验结果表明:0.2 mol%Pd掺杂器件在不同湿度条件下灵敏度离散度由掺杂前的20.5%降低至8.63%,有效提高了传感器的湿度稳定性。10 mol%Pd掺杂器件在湿度大于50%相对湿度时,对20×10-6 CO出现反常响应,在还原气体CO出现时气敏膜电导减小。     

均匀沉淀法制备高性能催化燃烧式甲烷传感器

为了提高催化燃烧式甲烷传感器的性能,以介孔SBA- 15作为载体,采用均匀沉淀法制备具有不同Pd担载量的敏感材料.通过XRD和氮气吸脱附表征材料的组成及结构,并以该材料构筑敏感元件,研究其气敏特性.与传统浸渍法合成的Pd/γ-Al2 O3相比,Pd/SBA-15对于甲烷具有更加出色的敏感特性,这主要源于其高比表面积、小...     

掺TiO2的SnO2丙酮气敏元件的制作及其灵敏度测试

简单介绍了掺TiO2的SnO2薄膜丙酮气敏元件的制作,重点分析不同的掺杂溅射镀膜时间、不同加热电压对灵敏度的影响.对不同有机蒸气进行选择性测试,发现掺TiO2的SnO2薄膜气体传感器对丙酮有很高的灵敏度,而且输出信号与丙酮气体浓度成正比,浓度低至100ppm也可检测试出来.测定了元件的工作温度与加热电压的关系,发现加热电压为6～7V,相当于元件的工作温度为250～300℃时,对不同气体的灵敏度都很高.     

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。     

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.     

基于针叶状rGO-SnO2纳米片的高灵敏度乙醇传感器

通过快速退火法与水热法相结合制备针状氧化石墨烯—二氧化锡(rGO-SnO2)针叶状纳米片,并以此为敏感层构建气体传感器.采用XRD和SEM对样品的结构和形貌进行表征,研究气体传感器对乙醇气体的气敏特性.结果表明:合成的针叶状rGO-SnO2纳米片具有比表面积大和分散性好的优点;构建出的气体传感器在160℃的最佳工作温度...     

磁控溅射纳米SnO_2薄膜的气敏特性

采用磁控溅射制备SnO2薄膜气敏元件,测试了气敏元件的性能,研究了SnO2薄膜气敏元件薄膜厚度、元件加热功率和环境温度和湿度对元件的影响,气敏元件具有很好的灵敏度和选择性特性,对其敏感机理进行了探讨。     

TiO2-SnO2复合氧化物介孔薄膜的气敏特性研究

采用蒸发诱导自组装工艺制备了TiO2-SnO2介孔金属氧化物薄膜。采用静态配气法,研究了不同掺杂量SnO2对TiO2元件气敏性的影响,并通过测定电化学阻抗谱,分析了介孔金属氧化物的气敏机理。结果表明:随着SnO2掺杂量的增加,TiO2元件对乙醇气体灵敏度也随之提高,而初始响应温度则随之降低。在250℃时,20%-TiO2和SnO2元件对体积分数为500×10-6乙醇的灵敏度分别为13.24和14.26。阻抗分析表明:复合氧化物对还原性气体敏感过程具有明显容抗特征。