氯化铜掺杂的多壁碳纳米管对甲醛的气敏响应研究

按照一定的质量比将CuCl2与多壁碳纳米管悬浊液超声掺杂.将纯的多壁碳纳米管悬浊液和掺杂后的碳管悬浊液分别旋涂在真空溅射的叉指金电极上,干燥后作为气敏膜.分别检测两组气敏膜暴露于甲醛气体前后的电流变化,并计算其灵敏度.掺杂后的多壁碳管气敏膜的灵敏度显著提高,且响应与恢复时间均明显缩短;室温下该传感器的响应非常稳定.CuCl2掺杂所导致的多壁碳管结构缺陷的增加可能是提高掺杂后碳管气敏响应的重要因素.     

Fe2O3-In2O3复合薄膜光波导传感元件检测二甲苯气体的研究

摘 要：本文采用溶胶-凝胶法(sol-gel)制备出氧化铁-氧化铟复合材料,利用提拉法将复合材料固定在锡掺杂玻璃光波导表面研究出能够检测二甲苯气体的Fe2O3-In2O3复合薄膜/锡掺杂玻璃光波导气敏元件。将气敏元件固定在气体检测系统中对挥发性有机气体进行检测。实验结果表明,Fe2O3-In2O3复合薄膜/锡掺杂玻璃光波导气敏元件对二甲苯气体具有较好的响应,其响应浓度范围为1×10-3～1×10-5(V/V)。在常温下该敏感元件对于浓度为1×10-5(V/V)的二甲苯蒸汽有比较明显响应,其响应和恢复时间分别为5s和20s。Fe2O3-In2O3复合薄膜/锡掺杂玻璃光波导气敏元件具有灵敏度高、响应速度快、制作工艺简单和可逆性好等特点。     

LC无源无线气体传感器的制备及对NH3气敏特性的研究

采用酸化后的碳纳米管与聚苯胺掺杂作为传感器的气敏材料.通过丝网印刷技术将无铅铝浆印刷在氧化铝陶瓷基板上形成电感线圈,并将制备好的气敏材料涂覆到电感线圈上,制备出LC谐振式无源气体传感器.制作成气体传感器后在NH3气氛中进行测试分析,实现了在密闭环境下的非接触测量.重点分析了在室温下NH3气体的浓度对传感器谐振频率f0的变化及响应恢复时间的影响,结果表明气体浓度在300×10-6时,传感器的灵敏度为4.499 MHz.     

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.     

基于Al掺杂ZnO的丙酮气敏传感器以及紫外光激发对其气敏性能的影响

采用溶胶凝胶法制备的Al掺杂ZnO纳米粉末（AZO）。利用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）表征样品的晶体结构和表面形貌。采用浸渍提拉法将该样品制成旁热式气体传感器,检测其对不同气体的响应恢复特性。结果表明：Al掺杂ZnO表面粗糙,Al的掺杂能够抑制ZnO晶粒增长。当工作温度为70℃、湿度为27%RH时,4.98wt.%Al掺杂ZnO对丙酮气体具有很好的选择性,电阻灵敏度达到了14075,响应和恢复时间分别为1 s和3 s。紫外光照射可明显提高传感器的气敏特性,并降低工作温度。     

基于薄膜工艺的乙醇气体气敏膜的研究

ZnO2,SnO2,Fe2O3等基底材料可以用来制作半导体型乙醇气体传感器中的气敏膜。在基底中掺杂Pt,TiO2等物质可以获得很高的气体检测灵敏度和很好的选择性。利用电子枪蒸发薄膜工艺来制作乙醇气体敏感膜,可以取得很好的效果。与通常使用的厚膜工艺相比,薄膜工艺与MEMS工艺兼容,更适合制作微小器件。     

纳米SiO_2掺杂的In2O_3厚膜气敏传感器稳定性研究

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。     

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。     

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.     

羟基--碳纳米管气体传感器气敏性的仿真研究

采用羟基修饰后的碳纳米管作为气体传感器的气敏材料,会使其响应灵敏度提高。利用密度泛函理论研究了两种气体分子（ Cl2和H2 S）在本征单壁碳纳米管（ SWCNT）和羟基修饰过的单壁碳纳米管（ SWCNT—OH）上的吸附。分析其态密度图,并尝试改变气体分子在碳纳米管上的吸附位置与方向,从吸附能的大小、电荷转移量的多少、吸附距离的远近上,为本征SWCNT,SWCNT—OH的气敏性和两种气体在碳纳米管上的最佳吸附位置姿态提供对比与理论分析。     

基于ZnFe2O4纳米材料的低温型H2S气敏元件的设计与实现

以无机盐为原料,液相合成了ZnFe2O4纳米粉体,通过XRD,TEM等手段对粉体的晶体结构、形貌等进行表征并研制了厚膜型气敏元件.结果表明:产物为尖晶石结构,粒径尺寸分布为10 nm~30 nm,平均粒径约为14 nm.在40℃~400℃的温度范围内,采用静态配气法测定元件的气敏性能,发现ZnFe2O4气敏元件在150℃的工作温度下对体积比浓度为1×10-3 (V/V0)、1×10-4(V/V0)的H2S气体的灵敏度分别高达244.34和83.31;在此工作温度下对1×10-4(V/V0)的H2S气体响应时间2 s,恢复时间为5 s.在40℃对1×10-3(V/V0)的H2S气体的灵敏度达到111.00.     

Development of an ozone gas sensor using single-walled carbon nanotubes

This study deals with the fabrication of an ozone gas sensor using single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) as sensing material. The SWCNTs are dispersed by N,N-dimethylformamide (DMF). The CNT-DMF solution was dropped between interdigitated electrodes’ fingers to fabricate ozone gas sensor. For ozone environment, a commercial ozone generator was introduced. To improve sensor response, the deposited carbon nanotubes network was thermally treated at high temperature in a furnace. The sensor exhibits high sensitivity to ozone gas at concentration as low as 50 ppb, and fast response time, which is promising for future commercialization of carbon nanotubes based ozone gas sensor.     

纳米孔Al2 O3修饰Si基氨气传感器设计

针对Si基微结构气体传感器中Si基与敏感材料之间附着性较差的问题,提出在Si基与敏感材料之间引入纳米孔Al2 O3膜形成新型Si基微结构传感器,利用ANSYS分析软件对微结构进行热分析。采用薄膜工艺、光刻工艺、电化学阳极氧化工艺在Si衬底上制成Si基微结构,采用超声波的方法使聚苯胺敏感材料渗入纳米孔Al2 O3膜中制成气体传感器,并在室温下测试了传感器对氨气的检测特性。结果表明：将纳米孔Al2 O3膜移植到Si基上增加了敏感材料的附着性;传感器对响应时间约为40 s,恢复时间约为960 s,灵敏度随着氨气浓度的增加而增大,并且呈现出良好的线性关系。     

WO3基臭氧敏感元件的研制

在三氧化钨粉体材料中加入金属氧化物,以恒温600℃烧结1小时制成傍热式厚膜O3气体敏感元件.采用静态电压测量法,研究了加入一定质量分数的Nb2O5、Fe2O3、Co3O4、TiO2、Sb2O3后元件的加热电压与电导率、元件灵敏度、60 s后回复几率的关系,讨论了掺杂成分和杂质的质量分数对材料的气敏性能和环境适应能力的影响.实验结果显示:2%TiO2- 3% Nb2O5-WO3元件能开发成理想的O3敏感元件.     

铁酸锌气体传感器的制备及丙酮气敏特性的研究

采用水热法制备得到铁酸锌(ZnFe2O4)纳米球和纳米片状中空球粉末,利用X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(SEM)对样品进行了物相分析和形貌观察.利用测试平台检测了两种纳米材料对丙酮的气敏特性,利用铁酸锌纳米片状中空球制备的传感器对丙酮的气敏特性比纳米球更好,在检测范围内(0.8×10-6～500×10-6)表现出更高的灵敏度和较短的响应恢复时间,并具有较好的线性、稳定性和选择性.     

低功耗In_2O_3基LPG气敏元件

采用In2O3超细粉体,掺杂Au和金属氧化物(SiO2,Fe2O3等),按照直热式气敏元件工艺制成珠状气敏元件,通过Al2O3 Pd的表面催化层处理,研制出功耗低于100mW(在空气中)的液化石油气(LPG)气敏元件。并分析了元件的气敏机理。     

采用扩散和阶跃模型分析微型气敏元件时间特性

利用粉末反溅方法研制了酒敏灵敏度>20的性能良好的Si基SnO2/CeO2旁热式气敏元件,给出了重要参数之一的传感特征响应和恢复时间的实验结果,典型的稳态特征响应时间值在2.5 s以上,恢复时间在7 s以上;提出使用扩散反应模型对特征时间的物理意义及过程分析,在给定的边界条件下进行了解释;同时,建立了一种简单系统阶跃响应数学模型,并结合Matlab软件进行特征响应和恢复时间曲线处理的数学方法;最后,设计了有源串联相位超前微分网络以降低优化特征时间、提高元件响应速度.仿真和结果表明,特征时间显著减小,可提前约40%.     

PPB级锆基安培型NO气体传感器性能的研究

采用丝网印刷技术制备了以In2O3为敏感电极的锆基安培型三电极NO传感器用以探测10-9级NO气体。用X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）对该传感器进行了理化分析;通过测量其在不同温度和不同NO浓度的气氛中的伏安特性曲线和时间响应曲线,研究了传感器的电流输出信号和NO浓度的关系以及时间响应特性。实验表明：在350℃~500℃测试温度范围内,极化电压为-60 mV,NO浓度变化为0~900×10-9时传感器响应电流的变化值Δcurrent和NO浓度之间存在较好的线性关系并且传感器在400℃时响应值最大。在被测气体总流量为100 cm3/min时,传感器信号90%的响应和恢复时间分别为18 s和12 s。传感器信号不受CO2浓度变化的影响,传感器的响应信号在测试时间里具有较好短期稳定性,但长期稳定性有待进一步提高。本文还采用阻抗谱分析方法对传感器的响应机理进行了初步的探索。