Pd掺杂的SnO2甲烷传感器气敏性能的研究

本文研究了Pd掺杂的SnO2材料对于甲烷气体的敏感特性。首先从机理上说明掺杂Pd金属的原因;然后,采用简单的混合研磨工艺制备了Pd掺杂SnO2复合材料;其次,采用刷涂工艺在加热型平板电极上制备了气敏层。研究了所制备的Pd掺杂SnO2气体传感器在不同温度对甲烷气体的敏感特性。结果表明,Pd掺杂在提高SnO2的气敏性能的同时还能降低其工作温度;其中,2 wt%Pd掺杂SnO2的传感器气敏性能最优,在最佳工作温度(200°C)下对500 ppm甲烷的气敏响应可达3.43,灵敏度提升了45.67倍(50–1000 ppm)。     

溅射Au对SnO_2/Fe_2O_3薄膜气敏特性的影响

通过直流溅射Au对PCVD方法制备的SnO2/Fe2O3双层薄膜的SnO2表面进行了修饰,并对修饰后的Au SnO2/Fe2O3薄膜的气敏特性进行了观测。结果表明,Au的催化作用使Au SnO2/Fe2O3薄膜气敏器件对CO,H2,C2H5OH等气体的灵敏度增大2～3倍,相应于最大灵敏度的工作温度均降低约60℃。这显示直流溅射Au是改善SnO2/Fe2O3双层薄膜气敏性能的一种有效手段。     

抵偿型CO传感器的制备及性能研究

以质量分数0.3的In2O3掺杂ZnO电极材料作为敏感电极,Pt为参比电极,在1200℃下烧结制备了(ZnO+质量分数0.3的In2O3)/YSZ/Pt结构的CO传感器。保持O2的体积分数为5%不变,在450℃~550℃下测试其对浓度为2×10-4的CO气体的响应。实验表明,工作温度为500℃时,传感器的响应值达到最大(-59 mV),接近未掺杂之前的两倍,使得传感器的灵敏度得到极大极高。为了克服C3H6气体的干扰(响应值在-50 mV以上),借鉴混合电位理论,用柱状形貌Cr2O3材料替代Pt做参比电极制备了抵偿型CO传感器,并测试其敏感性能。结果表明,该传感器对CO的响应值只减小了-11 mV(为-48 mV),而对C3H6的响应则呈现出大幅度衰减(-10 mV以下),明显提高了传感器的选择性。最后,对此现象,我们采用相应的传感器敏感机理进行了探讨。     

Cr2O3-Al2O3甲烷敏感材料的研究

采用室温固相合成法制备了不同含量的Cr2O3-Al2O3系列敏感材料,试验研究了Cr2O3催化剂含量和焙烧温度对甲烷气体催化活性的影响,并考察了甲烷传感器灵敏度大小和敏感材料的长期稳定性。结果表明：该法制备的Cr2O3-Al2O3系列敏感材料具有较好的低温催化活性,且随Cr2O3含量的增加,催化剂的低温活性增强。综合考虑敏感材料的催化活性、灵敏度和稳定性,400℃焙烧制备的Cr2O3含量为30％的Cr2O3-Al2O3敏感材料对甲烷低温催化燃烧有较好的催化性能。     

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。     

NO_2气体传感器敏感材料

描述了近十年来用作NO2 气体传感器的酞菁类和氧化物半导体敏感材料。总结了这两类材料的成膜条件、薄膜表面形态和结构以及它们的敏感特性。为优化薄膜的气敏特性提供了参考     

基于SnO2 气体传感器对CO 的动态检测及原理

研究以单个SnO2传感器为敏感元件对CO进行动态检测;讨论了SnO2气体传感器动态检测方法的理论基础.结果表明,运用动态检测方法明显提高了SnO2传感器对CO的选择性,动态检测方法是建立在半导体电导率温度依赖特性基础上的.     

Pd/SnO2/SiO2/Si集成薄膜的结构与气敏性能

采用磁控溅射技术制备Pd/SnO2/SiO2/Si集成薄膜.研究退火处理对薄膜微观结构和表面形貌的影响,进而测试了相关的气敏性能.实验证明,经过氧化性退火处理,集成薄膜中的SiO2层厚度从3 nm增长到50 nm左右,形成Pd/SnO2/SiO2/Si结构,SnO2薄膜形成金红石结构的多孔柱状晶.气敏测试表明,Pd/SnO2/SiO2/Si集成薄膜在低温区对H2、CH4、CO和C2 H5OH敏感性较高,另外,随着H2气体浓度的增加,相应灵敏度从35递增至73.5.     

碱土金属氧化物──SnO_2薄膜乙醇敏感元件的研究

采用真空镀膜、溶液浸泡、灼烧热分解方法制备了掺系列碱土金属氧化物的SnO2敏感元件．在对乙醇等七种气体的测试结果表明,掺碱土金属氧化物的SnO2元件普遍提高了对乙醇的灵敏度和选择性,而对其余气体同未掺杂元件相似,几乎不敏感．实验结果还表明,碱土金属氧化物对元件的增敏作用按MgO、CaO、SrO、BaO的顺序依次减弱．在敏感机理方面,提出了流过元件电流的公式,对元件的敏感机理作了初步探讨．     

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。     

SnO2半导体陶瓷酒敏元件 选择性和欧姆接触研究

在SnO_2主体材料中添加某种硝酸盐溶液浸泡过的α-Al_2O_3,可制成对乙醇蒸汽灵敏度高,对H_2,CO,CH_4和汽油蒸汽灵敏度很低,即选择性好的酒敏元件。采用金属-n~+-n半导体结构来实现金属电极和SnO_2半导体陶瓷之间的欧姆接触,能有效地抑制元件的金-半接触所引起的不良影响,对于提高元件性能的一致性和成品率有重要作用。本文研究了硝酸盐溶液浓度和元件灵敏度、选择性、最佳工作温度的关系。研究了不同结构的金属电极-SnO_2半导体陶瓷接触对元件性能的影响。     

常温振荡式CO气敏元件的研制

采用掺有Ｐｄ的活性ＳｎＯ２—Ｉｎ２Ｏ３敏感材料，再掺入ＭｇＯ等金属氧化物，制成复合基本材料，采用直热式气敏元件制造工艺，经表面修饰改性，研制成功常温振荡式ＣＯ气敏元件，给出了常温下的气敏特性，并探讨其振荡机理。     

Fe2O3/SnO2和SnO2/Fe2O3双层薄膜的XPS分析

用X光光电子能谱(XPS),结合Ar~+刻蚀对Fe_2O_3/SnO_2及Fe_20_3/SnO_2双层薄膜进行分析.结果表明:Fe_2O_3/SnO_2膜表面,晶格氧的结合能为529.85eV,热处理前有大量吸附氧存在,在600℃退火后,大部分羟基、羰基形态的吸附氧解吸;SnO_2/Fe_2O_3膜表面,热处理前后都只有少量的吸附氧,经热处理后表面吸附氧却略有增加.双层薄膜中锡向氧化铁层的扩散较铁向氧化锡层的扩散强.扩散的结果,形成了一个数十纳米的过渡层,对元件的气敏性质产生一定的影响.     

LiZnVO_4液相掺杂对Zn_2SnO_4材料感湿特性的影响

采用共沉淀法制备出Zn2SnO4 LiZnVO4系纳米粉体,考察了液相掺杂时LiZnVO4添加量对材料显微结构、导电类型以及湿敏性能的影响。实验结果表明,适当的LiZnVO4添加量可明显改善纳米材料的感湿特性。采用共沉淀法制备纳米粉体并使LiZnVO4液相掺杂量为0.1mol的配比,可使Zn2SnO4材料具有低湿电阻小、灵敏度适中的湿敏特性。     

稀土La掺杂SnO_2薄膜气敏特性

用真空热蒸发两步法在玻璃衬底制备SnO2和La掺杂SnO2薄膜。研究氧化、热处理工艺和La掺杂含量对SnO2薄膜结构、气敏特性的影响。结果显示:经T=550℃,t=45 min氧化、热处理后,得到n型金红石结构SnO2薄膜。适当掺La可改善SnO2薄膜结晶状况,掺La后SnO2薄膜对气体的选择性和灵敏性均得到明显的改善,在气体体积分数为1×10-2时,掺La(5%)的SnO2薄膜对乙醇的灵敏度为12;掺La(3%)的SnO薄膜对丙酮的灵敏度可达到14。     

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。     

SnO_2-LiZnVO_4系纳米湿敏陶瓷湿敏特性研究

采用共沉淀法制备出SnO2-L iZnVO4系纳米湿敏粉体,考察了液相掺杂L iZnVO4对材料湿敏特性的影响,并从氧化物表面的吸附理论出发,给出了反映湿敏特性的微观参数n值,湿敏线性越好的材料其微观参数n值与0.5越靠近。实验结果表明:适当的L iZnVO4液相掺杂可使材料具有低湿电阻小、灵敏度适中的特性。理论计算得到的阻湿特性参数与实验结果符合得很好。     

中国微米纳米 花状Au-SnO2复合材料的制备及其对甲醛气敏性能的研究

利用水热法合成了花状SnO2微米材料,并以它作为基体,对其进行Au纳米颗粒修饰,得到了花状Au-SnO2复合材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)分析等表征手段对所制备的Au-SnO2复合材料进行了表征分析,结果表明,这种花状结构的材料是由厚度为30 nm～60 nm的SnO2纳米片自组装而成,其尺寸为1 μm～2 μm.同时,我们用花状SnO2和Au修饰的花状SnO2复合材料对1×10-6～500×10-6的甲醛进行了气敏性能测试.结果表明,通过Au修饰,花状SnO2对甲醛的气敏性能有了极大的提高.当甲醛浓度为200×10-6时,其灵敏度(Ra/Rg)约为120,是花状SnO2敏感材料的8倍,表现出很高的响应.另外,由Au修饰的花状SnO2复合材料制成的敏感元件对甲醛表现出良好的选择性.这可能归因于Au纳米颗粒高效的催化活性促进了甲醛气体的扩散和O2的吸附,从而使其表现出更加优异的气敏性能.     

镉、锡复合氧化物及掺银薄膜的气敏光透射特性

ＣｄＯ－ＳｎＯ２复合氧化物是对乙醇气体选择性较好的敏感材料［１］，但灵敏度比纯ＳｎＯ２低。对镉、锡复合氧化物掺微量银后，灵敏度明显提高。掺银薄膜的气敏光透射特性好，可检测乙醇饱和气体的浓度高且重复性好。