Sb掺杂SnO2/SiO2纳米光学气敏薄膜的制备及其性质

采用溶胶凝胶(sol-gel)工艺制备了Sb掺杂SnO2/SiO2复合膜。通过X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外谱(FT-IR)及原子力显微镜(AFM)表征了薄膜样品的物相结构与表面形貌,利用紫外-可见光谱研究了复合薄膜光学特性．利用p-偏振光双面反射法对薄膜的气敏特性进行了测试。实验结果表明,薄膜中的晶粒具有纳米尺寸(～35nm)的大小．比表面积大,孔隙率高;薄膜的透光率高,可见光波段近95％;纳米Sb：SnO2：SiO2复合膜的气敏灵敏度高于纯SnO2薄膜及Sb掺杂的SnO2薄膜。     

Sb：SnO2／SiO2纳米复合薄膜的光学及气敏特性

采用溶胶-凝胶(sol-gel)工艺制备了Sb：SnO2／SiO2复合膜。通过原子力显微镜(AFM)观察了薄膜样品的表面形貌，利用紫外-可见光谱,p-偏振光反射比角谱研究了复合薄膜的光学特性。结果表明，薄膜中的晶粒具有纳米尺寸(～35nm)的大小，比表面积大，孔隙率高；薄膜的透光率高，可见光波段近95％；其光学禁带宽度约3．67eV。因此Sb：SnO2／SiO2纳米复合膜可作为气敏薄膜的理想选择。通过对三种不同的气体C3H8，C2H5OH及NH3气敏特性的测试表明，Sb掺杂大大提高了SnO2薄膜对C2H5OH的灵敏度，纳米Sb：SnO2／SiO2复合膜的气敏灵敏度高于纯SnO2薄膜及Sb掺杂的SnO2薄膜。     

SnO2纳米棒CH4传感器的自组装研究

为了能够对低浓度的CH4进行灵敏探测以减少煤矿生产过程中瓦斯爆炸的概率,通过热蒸发SnO2和活性炭混合粉末的自组装制备方式直接在Cr-Au梳状交叉电极上合成了一层SnO2纳米棒气敏层,从而研制出自组装型SnO2纳米棒气敏传感器.经测试,发现此传感器对于浓度为10×10-6～500×10-6的CH4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纳米棒的尺度低于德拜长度等角度解释此传感器对CH4具有高气敏性的原因.     

Sb∶SnO2/SiO2纳米复合薄膜的光学及气敏特性

采用溶胶 凝胶 (sol gel)工艺制备了Sb∶SnO2 /SiO2 复合膜。通过原子力显微镜 (AFM )观察了薄膜样品的表面形貌 ,利用紫外 可见光谱 ,p 偏振光反射比角谱研究了复合薄膜的光学特性。结果表明 ,薄膜中的晶粒具有纳米尺寸 (～ 35nm)的大小 ,比表面积大 ,孔隙率高 ;薄膜的透光率高 ,可见光波段近 95 % ;其光学禁带宽度约 3 6 7eV。因此Sb∶SnO2 /SiO2 纳米复合膜可作为气敏薄膜的理想选择。通过对三种不同的气体C3 H8,C2 H5OH及NH3气敏特性的测试表明 ,Sb掺杂大大提高了SnO2 薄膜对C2 H5OH的灵敏度 ,纳米Sb∶SnO2 /SiO2 复合膜的气敏灵敏度高于纯SnO2 薄膜及Sb掺杂的SnO2 薄膜     

SnO_2厚膜与基板附着强度及气敏性能研究

通过溶胶-凝胶法制备了SnO2纳米粉末,用丝网印刷法制备了以氧化铝陶瓷为基板的SnO2厚膜。分别采用SEM、XRD及电化学工作站表征了SnO2的结构与形貌并测试了其气敏性能。结果表明,所制备的SnO2平均颗粒粒径约为60 nm,为四方相结构。与SnO2直接附着在氧化铝基板的厚膜(样品A)相比,以玻璃粉作为SnO2和氧化铝基板粘结剂的厚膜(样品B)附着强度更高,解决了SnO2与氧化铝基板附着强度差的问题;以玻璃粉为粘结剂制备的厚膜对H2具有稳定的气敏性能。     

集成型三氧化锡纳米棒酒精传感器的自组装研制

为了有效提高酒精传感器的探测灵敏度,通过热蒸发SnO2和活性炭的混合粉末的自组装方式直接在Cd-Au梳状交叉电极上制备了一层SnO2纳米棒气敏层,从而构成了SnO2纳米棒气敏传感器,经测试,此传感器对于超低浓度范围(2×10-6～10×10-6)的酒精具有0.83～1.33的高探测灵敏度.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)等角度解释此传感器对超低浓度酒精具有高气敏特性的原因.     

CuO掺杂纳米SnO_2的气敏性能研究

采用柠檬酸溶解–热解法制备纳米SnO2,并对其进行由不同Cu源制备的CuO粉体机械混合掺杂,进而对掺杂氧化物进行XRD表征,采用静态配气法测试其气敏性能。结果表明:少量的CuO机械混合可掺入纳米SnO2粉体的晶格中,以CuSO4为原料制备的CuO掺杂,可有效提高SnO2粉体对H2S气体的气敏性能,且以5%CuO掺杂量(质量分数)在120℃时,对0.0005%H2S的气敏性能最好,灵敏度可以达到4545。     

自组装型SnO2纳米线超低浓度H2传感器的研制

采用FESEM及气敏传感器测试系统,研究了用自组装方式制备的SnO2纳米线气敏传感器的氢敏特性。结果表明:在工作温度为200℃时,对于超低浓度[(2~8)×10–6]的氢气具有0.58~1.00的探测灵敏度及3 s的响应时间和10 s的恢复时间。继而从气敏机制、自组装制备方式、SnO2纳米线的优良的比表面特性及其尺度(30~40 nm)低于德拜长度(43 nm)等角度,解释了此传感器对超低浓度氢气具有良好气敏特性的原因。     

二氧化硅复合气凝胶红外隐身材料的制备及表征

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,采用酸碱两步催化法经过溶胶-凝胶和冷冻干燥制备出SiO2气凝胶基材,并在凝胶老化过程中通过加入不同含量β-氯乙基二甲胺盐酸盐(β-DCH)制备出兼具中远红外吸收特性的硅基复合气凝胶。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、氮吸附-脱附和傅里叶红外吸收光谱对气凝胶的结构和性能进行表征。结果表明:基材和复合气凝胶的表观密度分别为0.25g/cm3和0.36～0.54 g/cm3;基材和大部分复合气凝胶均为非晶型,只有当复合气凝胶中N:Si摩尔比为1时才有微弱的β-DCH结晶峰出现;所添加的胺盐以球形颗粒或无规则块状附着于硅气凝胶网络结构中;基材属于介孔材料,比表面积、最大孔容和平均孔径分别为:524.5m2/g、1.209 cm3/g和9.216 nm,添加胺盐后复合气凝胶不断向非多孔、大孔材料过渡,比表面积、最大孔容和平均孔径分别为:1.688～103.5 m2/g、0.0079～0.2695 cm3/g和10.42～18.68 nm。复合气凝胶在中远红外窗口具有宽频吸收的特性,且随着β-DCH量的增加,中红外相对吸收强度成比例增强。     

磁控反应溅射SnO2薄膜的气敏特性研究

为研究SnO2薄膜的气敏特性,采用直流磁控反应溅射法制备了SnO2薄膜。探讨和分析了SnO2薄膜气敏元件的敏感机理。对SnO2薄膜的电阻和灵敏度的测试以及对实验结果的分析表明:SnO2薄膜厚度在150~400nm为宜,一般膜厚在250nm时较为敏感。在SnO2薄膜中掺入Pd、Pt、Ag等微量杂质可大大提高SnO2薄膜气敏元件的灵敏度,且使灵敏度的峰值向低温方向移动,增强了对H2、CO和C2H5OH等可燃气体的选择性、响应时间由3min缩短到0.5s以下。     

SnO2纳米棒的制备及其气敏特性研究

利用室温固相反应方法,合成了SnO2纳米颗粒前驱物。在NaCl+KCl熔盐介质中,于660℃下焙烧前驱物,合成了SnO2纳米棒。利用TEM、XRD和XPS对SnO2纳米棒形貌、成分进行了表征和分析。结果表明,SnO2纳米棒直径为20~30nm,长度从几百纳米到几微米。以SnO2纳米棒为原料,制备了厚膜气敏元件,在工作温度为300℃左右时,元件对乙醇具有较高的灵敏度、好的选择性和响应恢复特性。     

掺氟氧化锡(SnO_2:F)纳米粉末的制备

以SnCl4.5H2O、氨水和HF酸为主要原料,用化学方法制取了掺氟氧化锡(FTO)纳米粉末。用XRD、SEM分别研究了FTO粉末的相结构和形貌,用比表面仪测定了粉末比表面积,同时测试了FTO粉末的电阻率。结果表明:FTO粉末是四方晶系金红石结构;在500℃下焙烧制取的粉末电阻率最低,为50?.m,比表面积为61.00m2/g。采用无水酒精球磨分散等步骤,可有效防止粉末团聚。     

射频反应磁控溅射掺杂MWCNTs的SnO2薄膜NO2气敏传感器的研究

采用射频反应磁控溅射方法制备了氧化锡/多壁碳纳米管（SnO2/MWCNTs）薄膜材料,并在此基础上研制NO2气敏传感器。采用X射线衍射仪（XRD）、X光电子能谱仪（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）来研究WO3/MWCNTs材料的表面形貌、表面化学状态、表面化学元素等材料特性,研究结果表明MWCNTs已经掺杂进SnO2材料,合成的SnO2/MWCNTs气敏传感器表现出对低浓度（甚至低于10ppb）的NO2气体有较高的灵敏度和较好的反应-恢复特性,并解释了该传感器的工作机理是基于pn结（P型MWCNTs和N型SnO2)作用的结果。     

SnO_2纳米晶薄膜栅FET式气敏元件的研制

利用溶胶 凝胶法合成出纳米晶SnO2 薄膜 ,该薄膜可以利用化学腐蚀方法光刻腐蚀 ,因此采用传统硅平面工艺可以制作出纳米晶SnO2 薄膜栅FET式气敏元件 ,实现了制备纳米晶材料的溶胶 -凝胶工艺与硅平面工艺的兼容。对器件的测试结果表明 ,纳米晶SnO2 薄膜栅FET式气敏元件可以在常温下工作 ,元件的漏电流在乙醇气体中减小 ,掺杂镧以后 ,漏电流变化幅度增大     

纳米化SnO_2气敏材料的研究进展

二氧化锡(SnO2)是一种传统的n型半导体气敏材料,纳米化是改进和提高SnO2气敏特性的重要途径。对近几年来SnO2气敏材料纳米化的研究进行了介绍,主要针对几种典型的具有特殊形貌纳米结构的SnO2气敏材料合成方法和气敏特性等方面的研究成果进行了概述,并对这些特殊形貌纳米结构SnO2作为高性能气敏材料应用和发展的前景进行了展望。     

二氧化锡/多孔硅/硅光伏特性研究

测量了二氧化锡（SnO2）／多孔硅（PS）／硅（Si）的光电压谱，分析表明：在SnO2／PS／Si材料中存在着两个异质结；当样品吸附还原性气体时，其光电压明显下降。当样品在1％液化石油气的氛围时（相对于空气），光电压减少了16．4％-27．5％；在1％CO氛围时，减少了8．1％-19．4％；在1％H2氛围时，减少了12．1％-14．9％，因此SnO2／PS／Si可作为一种新的敏感元件。文中还对测量结果进行了讨论分析。     

液相生长热氧化法制备SnO2气体敏感薄膜

在不同的热氧化温度下,用液相生长热氧化法(RGTO)制备了SnO2薄膜。探讨了热氧化温度对SnO2薄膜结构和成分的影响,并进一步研究了不同热氧化温度下制备的SnO2薄膜的气敏性能。测试结果表明:260℃工作温度下,600℃热氧化制备的SnO2薄膜气敏元件,对氢气的灵敏度最佳。在100～1 000 mg.kg–1的氢气浓度范围内,灵敏度由47递增至70。