Al_2O_3掺杂ZnO微米花对丙酮超高灵敏度和优异选择性

利用水热合成技术,成功制备具有孔道的纯ZnO微米花和Al_2O_3掺杂的ZnO(Al_2O_3-ZnO)微米花。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)对样品的形貌和结构进行表征。利用所得的纯ZnO和Al_2O_3-ZnO样品制备气敏元件,并对其气敏特性进行研究。结果表明:在工作温度为260℃时,基于Al_2O_3-ZnO的气敏元件对100×10~(-6)的丙酮气体的灵敏度约为82.8,约为同条件下基于纯ZnO的气敏元件对丙酮气体灵敏度(18.0)的4.6倍,其响应时间和恢复时间分别为3s和8s,是同条件下干扰气体中灵敏度最高的乙醇气体的灵敏度(26.2)的3.16倍,该元件具有优异的选择性,能成功区分具有相似性质的丙酮和乙醇。此外,Al_2O_3-ZnO器件可检测到0.25×10-6的丙酮气体,其灵敏度约为3.1。     

Sb掺杂二氧化锡单片纳米带的气敏特性研究

利用热蒸发法制备了纯净的SnO2纳米带及Sb掺杂SnO2纳米带。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和气敏测试仪器对其结构和性能进行了表征和测试。结果表明纳米带表面光滑,厚度约为50nm。纯净SnO2纳米带为理想的单晶结构,掺杂Sb后并没有改变二氧化锡的晶体结构和晶胞参数。使用单根Sb掺杂和纯净的SnO2纳米带制作成传感器并进行气敏性能测试,结果显示:Sb掺杂SnO2纳米带对乙二醇和丙酮的最佳响应温度为180℃,在100×10-6浓度下对乙二醇和丙酮的气敏响应分别为10倍和1.2倍;对乙醇的最佳响应温度为200℃,响应为2.6倍。在最佳响应温度,随乙二醇浓度的增加器件气敏响应增强,其响应时间随乙二醇浓度的增加而缩短,在50×10-6及100×10-6时,其响应时间分别为15s和14s。     

Au掺杂花状In_2O_3微结构的制备及其气敏特性研究

采用水热法制备了不同浓度(0%,1%,3%和5%(摩尔分数))Au掺杂的花状In_2O_3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)对合成的In_2O_3的晶相、成分和微观形貌进行表征与分析。分析结果表明,制备的花状微结构的平均粒径约4μm,花状纳米片的厚度约为25nm。同时,对制备的Au掺杂In_2O_3气体传感器的气敏特性进行了研究,实验结果表明,在最佳工作温度(250℃)条件下,3%(摩尔分数)Au掺杂In_2O_3气体传感器对100×10-6丙酮气体的灵敏度达到23.1,响应时间和恢复时间分别为10和13s。最后对Au掺杂In_2O_3的气敏机理进行了分析。     

CeO2掺杂ZnO厚膜的制备及气敏性能的研究

采用sol-gel法制备ZnO及CeO2掺杂量分别为6%、7%和8%(质量分数)的ZnO粉体。通过XRD、SEM对材料的表面形貌和结构进行表征。研究了掺杂量对粉体制备的影响。采用静态配气法对该粉体制成的气敏元件进行测试,结果表明,在工作温度仅为85℃的条件下,7%(质量分数)CeO2-ZnO气敏传感器对饱和丙酮蒸汽的灵敏度最高达9634,响应时间为3s,恢复时间为2s;在较低浓度2.0×10-4时灵敏度也可达30左右。并对丙酮气敏传感器的气敏机理进行了进一步探讨。     

铟掺杂纳米SnO_2的合成及气敏性能研究

采用一步水热法制备出了掺杂铟和未掺杂的球花状SnO2纳米结构。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)等手段对所得样品的形貌及晶体结构进行了表征,结果表明制得的SnO2纳米结构由厚度约30nm的纳米片组成,晶型为四方金红石型。以掺杂铟和未掺杂的SnO2样品制作了旁热式气敏元件,用于测试样品对乙醇气体的气敏性能。测试结果显示铟的掺入提高了SnO2样品的灵敏度,同时降低了气敏元件的最佳工作温度。最后,提出了铟掺杂提升SnO2纳米材料的气敏性能的可能机制。     

Fe掺杂NiO纳米花状微球的制备及其气敏性能研究

采用水热法成功制备了Fe掺杂NiO纳米花状微球,研究了Fe掺杂量对微球结构、形貌和气敏性能的影响。气敏实验结果表明:Fe掺杂NiO纳米微球基气敏元件对丙酮的气敏性能较纯相NiO显著提高;当Fe掺杂量为0.03g时,气敏器件在工作温度为280℃,丙酮质量浓度为3.7×10~(-4) mg/L条件下,气体灵敏度为41.8,是相同条件下未掺杂NiO基气敏元件的12倍,该气敏元件在检测低浓度丙酮气体时也表现出优异的性能。     

sol-gel法制备的SnO_2-TiO_2厚膜及其气敏特性研究

采用sol-gel法,以钛酸丁酯、四氯化锡为前驱体制备了不同掺杂量的Sn O2-Ti O2纳米粉末,样品经300,500,700和900℃退火后,利用浸渍提拉法,在Al2O3陶瓷管表面制备了Sn O2-Ti O2厚膜。通过XRD和SEM对制备的纳米粉末的物相、形貌进行表征,静态配气法对其气敏性能进行测试,并结合分子轨道理论探讨了气敏机理。实验结果表明,经700℃退火的4%(原子分数)掺杂的Sn O2-Ti O2气敏元件,对乙醇气体具有很好的选择性,在工作温度为63℃时,对乙醇气体的灵敏度可达1 903,响应-恢复时间分别为1和3 s,所制备的气敏元件有望用于乙醇气体的实用化检测。     

高响应度、高选择性的单根Ag-SnO_2纳米带对丙酮的气敏特性研究

SnO_2基纳米带在气敏探测方面具有独特的优势而引起极大的研究兴趣。采用热蒸发法制备单晶SnO_2纳米带和Ag掺杂的SnO_2(Ag-SnO_2)纳米带,并用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDX)、X射线衍射仪(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线光电子谱(XPS)等对其成分、微结构等进行表征。同时研究了单根Ag掺杂SnO_2纳米带器件的气敏特性。结果表明,单根Ag-SnO_2纳米带对丙酮最佳工作温度为220℃,低于SnO_2纳米带器件的230℃。在最佳工作温度下单根Ag-SnO_2纳米带对1.00×10~(-4)的丙酮响应度达到7.6,是纯净器件2.3倍,其响应/恢复时间为6/7s,Ag-SnO_2纳米带器件对丙酮的理论探测极限为42.95×10-9。气敏特性的提升是由于Ag离子掺杂促进纳米带表面吸附氧离子与丙酮气体反应,导致器件对丙酮的响应和选择性提高。     

Cu2+掺杂ZnO纳米棒的制备及气敏性能研究

通过溶剂热法(无水乙醇)制备了Cu2+(0～6mol%)掺杂ZnO纳米棒粉体,采用X射线衍射仪和扫描电镜对掺杂ZnO纳米粉体的晶体结构和微观形貌进行了表征.研究了Cu2+掺杂比例、溶剂热反应温度及时间对材料气敏性能的影响;考察ZnO(120℃,10h)和3mol%Cu2+掺杂ZnO(120℃,10h)粉体对应元件对甲醛、乙酸、甲苯、乙醇、丙酮、三甲胺等六种气体的气敏性能.结果表明:通过溶剂热法制备的ZnO粉体为纳米棒状结构,棒长度和直径随Cu2+掺杂比例不同发生变化;3mol%Cu2+掺杂ZnO(120℃,10h)样品对应元件对低浓度乙醇有很好的选择性,在395℃工作温度下对1×10–3乙醇的灵敏度为380.5,响应和脱附时间分别为5 s和40 s,对1×10–6乙醇的灵敏度可达4.2.     

Pd掺杂纳米ZnO的燃烧法制备及性能研究

以酒石酸为燃料,硝酸锌为氧化剂,采用溶液燃烧法制备了Pd(0~7%(原子分数))掺杂纳米Zn O。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱仪对产物了进行表征,重点讨论了掺杂对Zn O气敏性能的影响。结果表明,在330℃测试条件下,纯Zn O和7%(原子分数)Pd掺杂Zn O气敏元件对体积分数为5.0×10-5的乙醇气体灵敏度分别为21.4和11.2;元件对5.0×10-5丙酮气体的灵敏度分别为2.0和8.8。Pd掺杂显著提高了元件对乙醇和丙酮气体的选择性。     

Nb2O5半导体纳米材料形貌调控与气体敏感性能研究

以NH_4HF_2、氧化铌和氨水为原料,采用水热制备法,通过精确调控Nb前驱体溶液的pH,实现了Nb_2O_5纳米材料的形貌调控,制备得到了六方相Nb_2O_5纳米球及纳米棒材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、比表面积和孔径分布分析仪对Nb_2O_5纳米材料的物相、形貌及比表面积进行了表征分析;采用静态配气法对其进行气敏性能测试,讨论了形貌对Nb_2O_5纳米材料气敏性能的影响。结果表明:Nb_2O_5纳米球与纳米棒均对丙酮表现出良好的选择性。与Nb_2O_5纳米球相比,Nb_2O_5纳米棒表现出更高的气敏响应及更短的响应时间和恢复时间:对50×10~(-6)(体积分数,下同)丙酮气体,Nb_2O_5纳米棒的气敏响应可达3.15,响应时间为7s,恢复时间为10s;Nb_2O_5纳米棒对丙酮表现出更好的气敏性能应归因于其具有更大的比表面积。     

掺杂Fe_2O_3对ZnO多孔纳米固体厚膜气敏传感器性能的影响

以ZnO纳米粉(平均粒径30 nm)和Fe2O3,纳米粉(平均粒径90 nm)为原料,利用传统的厚膜气敏传感器制备工艺,制备了纯ZnO多孔纳米固体厚膜气敏传感器和掺杂Fe2O3(掺杂量为1wt%,2wt%和5wt%)的ZnO厚膜气敏传感器.分别测试了这四种厚膜气敏传感器的本征电阻(传感器在空气中的电阻值)及其对乙醇,汽油,丙酮,对二甲苯,氢气,甲烷和CO敏感特性.结果表明:当工作温度在较低时,Fe2O13,的掺杂可明显降低ZnO多孔纳米固体厚膜气敏传感器的本征电阻,并提高其工作稳定性,而适量Fe2O3的掺杂可以提高ZnO多孔纳米固体厚膜气敏传感器对乙醇蒸气和汽油的灵敏度.结合对传感器厚膜的显微结构分析结果,我们对出现上述差异的原因进行了初步讨论.     

SnS_2纳米片的制备及其对NO_2气体的检测（英文）

二维金属硫化物材料具有较低的电子噪声以及极大的比表面积,使其非常适合用作气敏材料,因此寻求高效可控的方法制备二维金属硫化物材料是目前的研究热点。本研究使用高温化学浴法制备了不同形貌的高结晶二维六方SnS_2纳米片。采用不同手段对制备的SnS_2纳米片进行表征,并进一步研究了SnS_2纳米片的气敏性能。结果显示:油酸、油胺用量(体积)相同时,产物SnS_2的形貌是均一的六角形纳米片,其直径约150 nm,厚度约4～6 nm。气敏测试表明该SnS_2纳米片对NO_2气体具有良好响应,且响应过程可逆,选择性好。其最佳工作温度为130℃,响应和恢复时间分别为98和680 s。     

SnS2纳米片的制备及其对NO2气体的检测

二维金属硫化物材料具有较低的电子噪声以及极大的比表面积, 使其非常适合用作气敏材料, 因此寻求高效可控的方法制备二维金属硫化物材料是目前的研究热点。本研究使用高温化学浴法制备了不同形貌的高结晶二维六方SnS₂纳米片。采用不同手段对制备的SnS₂纳米片进行表征, 并进一步研究了SnS₂纳米片的气敏性能。结果显示: 油酸、油胺用量(体积)相同时, 产物SnS₂的形貌是均一的六角形纳米片, 其直径约150 nm, 厚度约4~6 nm。气敏测试表明该SnS₂纳米片对NO₂气体具有良好响应, 且响应过程可逆, 选择性好。其最佳工作温度为130 ℃, 响应和恢复时间分别为98和680 s。     

片状ZnO/ZIF-8异质结的正丁醇气敏性能增强研究

本文利用水热法，以2-甲基咪唑和氧化锌(ZnO)纳米片为原料原位合成了片状ZnO/ZIF-8异质结复合材料。利用X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)和扫描电子显微镜(SEM)对样品进行表征，并通过气敏性能测试仪系统研究了样品的气敏性能，进一步探讨了ZnO/ZIF-8气敏性能增强的可能机理。气敏性能分析结果表明：与纯相ZnO(其最佳工作温度为180℃)相比，ZnO/ZIF-8的最佳工作温度降低为160℃。在最佳工作温度下，ZnO/ZIF-8对正丁醇表现出了优异的选择性，对200 ppm正丁醇的响应达到了76.778。在5～200 ppm正丁醇浓度范围内，ZnO/ZIF-8的灵敏度与浓度的相关性近似呈线性，重复性及稳定性良好，适合检测低浓度的正丁醇气体。     

纳米CuO-SnO2气敏材料制备及对CO2的气敏性能研究

用Sol-Gel法制备了纳米级的CuO-SnO2气敏粉体;运用DSC-TG、XRD、TEM等分析手段对不同热处理温度和不同配比浓度的粉体进行了表征,可知获得了纳米级的的不同掺杂的气敏粉体;并用所得粉体制作成气敏元件,对CO2气体进行了气敏性能测试,掺杂摩尔百分含量为50%的CuO-SnO2气敏元件对CO2有较好的气敏性能.     

基于正交试验的La_2O_3掺杂SnO_2气敏传感器的研究

以SnO2纳米粉和La2O3纳米粉为原料,采用高能球磨技术,结合正交试验设计,制备了经过高能球磨的纯SnO2纳米粉体和掺杂适量La2O3的SnO2纳米粉体。利用传统的厚膜气敏传感器制备工艺,制备了纯SnO2厚膜气敏传感器及掺杂一定量La2O3的SnO2厚膜气敏传感器。并对其本征电阻及其对乙醇、汽油、丙酮、氢气和CO等气体的敏感特性进行了测试。结果表明各因素对综合气敏性能影响的显著性水平由大到小依次为La2O3掺杂浓度〉烧结时间〉老化时间〉烧结温度。同时,通过分析还得到了最佳组合工艺。La2O3掺量为5%（质量分数）,烧结时间为2h,老化时间为7d,烧结温度为650℃条件下制备的气敏元件的综合气敏性能最好,其中对1.0×10-3乙醇蒸气的灵敏度达107.2,对相同浓度的干扰气体的选择性分别为S乙醇/S汽油=11.3,S乙醇/S丙酮=9.1。     

NiO/In2O3纳米复合材料的制备及气敏性能研究

采用水热法结合水浴法制备出了NiO/In2O3纳米复合材料,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)等对其微观形貌和晶相进行表征分析。表征结果表明,制备所得In2O3纳米微球直径为200~300 nm,其表面均匀包覆厚度约为20 nm的NiO纳米片。气敏测试结果表明,基于NiO/In2O3异质结纳米复合材料的气体传感器对甲醛的最佳工作温度为220℃;在最佳工作温度下,对浓度为1×10^-5的甲醛气体响应可达到20,响应/恢复时间分别为4 s/16 s,且具有较好的重复性和选择性。最后,对分级结构及p-n异质结对其气敏机理进行了探讨。     

多孔Ag/ZnO的生物模板法合成及气敏性能研究

以油菜花粉为模板合成了Ag/ZnO纳米颗粒,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等手段对样品进行了结构形貌表征,并测试了其气敏性能。结果表明,所得产物为直径30~50nm左右的六方纤锌矿结构,Ag/ZnO纳米粒子在相对低的工作温度(270℃)下,对100×10~(-6)的丙酮气体的灵敏度达到了38.2(约为ZnO的10倍),其响应和恢复时间分别为3和36s。     

WO3纳米微粒的制备及气敏特性研究进展

综述了近年来国内外对WO3纳米微粒作为气敏材料时的制备方法进展,对WO3的气敏机理进行了探讨,并总结了不同化合物的掺杂对其气敏性能的影响。