掺SiO2的WO3纳米粉体的合成及其NO2气敏特性

采用sol-gel法制备了一系列掺有SiO2的WO3纳米粉体,通过X射线衍射仪、透射电镜等测试手段分析了材料的微观结构,测试了材料的气敏性能,探讨了煅烧温度、掺杂量、工作温度等对材料气敏性能的影响。研究发现:适量SiO2的掺杂有利于提高WO3对NO2气体的灵敏度,其中SiO2掺杂量为3%(质量分数)的气敏元件,在150℃工作温度下,灵敏度达713,响应–恢复时间分别为7s与26s。对WO3的NO2气敏机理也进行了探讨。     

Na+对WO3气敏性能的影响

分别用钨酸钠或钨酸铵溶液及浓盐酸作原料,用直接沉淀法制备了含Na+和不含Na+的WO3粉体,并用XRD及粒度分布测试仪对其进行了表征。结果表明:产物分别是WO3/Na2W4O13混合氧化物及纯WO3,前者的平均粒径为4.459μm,后者为1.366μm。气敏测试结果表明:含Na+的WO3/Na2W4O13气敏元件对体积分数为50×10–6的H2S的灵敏度是164,恢复时间为35s。纯WO3气敏元件对体积分数为50×10–6的NO2及Cl2的气敏性能较好,其灵敏度分别为468与1635。     

La掺杂In_2O_3纳米粉体的制备及气敏性能研究

采用水热法制备了质量分数w[La(NO3)3]为3%～9%的La(NO3)3-In2O3纳米粉体。利用XRD,SEM,TEM等测试手段,对其物相、结构进行了表征。结果表明:掺质量分数为7%的La(NO3)3的In2O3纳米粉体,其颗粒长度和直径分别为2μm与200nm左右,呈棒状。利用该纳米粉体制成气敏元件,并采用静态配气法测试了元件的气敏性能。研究发现:元件在110℃的工作温度下,对体积分数为100×10-6的Cl2的灵敏度高达1665.7,且具有良好的选择性与响应-恢复特性。     

La_2O_3掺杂WO_3纳米粉体的制备及气敏性能

以胶溶法制备的WO3和sol-gel法制备的La2O3为原料,采用固相研磨法制备了掺杂剂质量分数w(La2O3)为0.5%～7.0%的La2O3-WO3纳米粉体,利用XRD、TEM等测试手段分析了粉体的微观结构,采用静态配气法测试了由所制粉体制成的气敏元件对丙酮的气敏性能。结果表明,制得的La2O3-WO3纳米粉体结晶良好,平均粒径为60nm;当工作电压为4.5V,w(La2O3)为5.0%时,粉体在600℃下烧结制得的气敏元件对体积分数为50×10–6的丙酮的灵敏度可达37.6,响应时间和恢复时间分别是1s和11s。     

Sm_(1–x)Mg_xFeO_3纳米材料的制备及气敏性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Sm1–xMgxFeO3(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6)系列纳米粉体。利用XRD、TEM手段对产物进行表征,并对其酒敏性能进行了测试研究。结果表明:在800℃下热处理3 h所得的Sm1–xMgxFeO3粉体均为单一钙钛矿结构,粉体的晶胞体积和晶粒尺寸均随Mg2+含量的增大而减小。另外,在同等条件下,元件Sm0.7Mg0.3FeO3对乙醇的气敏性能最优,在工作温度为240℃时对体积分数为100×106的乙醇的灵敏度达到22.14,是Sm FeO3元件的6.05倍。同时还具有较好的选择性、响应-恢复特性与稳定性,响应时间和恢复时间分别为31 s和50 s。     

溶胶–凝胶法WO_3纳米粉体的气敏性能研究

采用溶胶–凝胶法制得了不同掺杂量的TiO2-WO3(TiO2质量分数为0~5%)纳米粉体材料,利用X射线衍射仪、透射电镜等测试手段分析了材料的微观结构,并进行了气敏性能测试。研究发现:适量TiO2的掺杂可改变WO3的晶型,抑制晶粒的生长,提高粉体材料的气敏性能,其中掺杂量为3%的烧结型气敏元件在220℃时对汽油有较高的灵敏度,线性检测范围较宽,且抗干扰能力强。     

TiO_2-WO_3纳米粉体的制备及氨敏性能研究

采用共沉淀法制得了w(TiO2)为0~10%的TiO2-WO3纳米粉体材料,利用X射线衍射仪、透射电镜等测试手段,分析了材料的微观结构,探讨了烧结温度、掺杂量、工作温度对WO3粉体材料气敏性能的影响。研究发现:TiO2的掺杂抑制了WO3晶粒的生长,提高了WO3粉体材料对氨气的灵敏度,其中,w(TiO2)为1%的烧结型气敏元件,在250~280℃的温度范围内,对氨有较高的灵敏度和较好的响应–恢复特性,并对其氨敏机理进行了探讨。     

ZnS掺杂WO_3纳米粉体的制备及H_2S气敏性能

采用共沉淀法制备了w(ZnS)为0~0.2%的ZnS-WO3纳米粉体,利用X射线衍射仪分析了粉体的微观结构,探讨了ZnS掺杂量、工作温度对由所制粉体制成的气敏元件的气敏性能的影响。研究发现:适量的ZnS掺杂抑制了WO3晶粒的生长,提高了粉体对H2S的灵敏度。其中,掺杂ZnS的质量分数为1.0%的烧结型气敏元件,在160℃时对体积分数为0.001%的H2S的灵敏度达到87,响应时间7s,恢复时间12s。     

Cr_2O_3掺杂TiO_2纳米粉体的制备及气敏性能研究

以钛酸四丁酯、硝酸铬为原料,采用sol-gel法制备了w(Cr2O3)为0~30%的Cr2O3-TiO2纳米粉体。利用XRD、TEM等测试手段分析了粉体的微观结构,采用静态配气法测试了由所制粉体制成的气敏元件对乙醇、CO、NO2等气体的气敏性能。结果表明:用该法得到的粉体材料颗粒粒径小,且均匀;工作电压为4.0 V时,由w(Cr2O3)为20%的粉体在800℃烧结制得的气敏元件对体积分数为30×10–6的乙醇的灵敏度最高可达282,且具有较好的响应–恢复特性,响应时间和恢复时间分别是10 s和24 s。     

紫外光照下WO_3的H_2S气敏特性研究

以热氧化钨丝法制备的WO3纳米材料为基材制备了厚膜气敏元件,在常温、紫外光激发条件下实验测试了所制纯WO3气敏元件对不同体积分数的H2S气体的气敏特性曲线,探讨了元件对H2S的灵敏度与紫外光的辐射通量密度的依赖关系。结果表明,常温、无紫外光照下WO3气敏元件对H2S不敏感,而在常温及紫外光激发下WO3气敏元件对H2S的灵敏度显著增大,且随着紫外光辐射通量密度增加,元件对H2S的灵敏度先增大而后减小。     

掺杂Sm_2O_3对BaSrTiO_3介电陶瓷性能的影响

以碳酸钡、碳酸锶和二氧化钛等为原料,Sm2O3为掺杂剂,制备了BaSrTiO3系介质陶瓷。利用SEM等仪器研究了陶瓷试样的微观形貌和介电性能。结果表明:当Sm2O3掺杂量低于0.10%摩尔分数时,Sm3+进入晶格A位;但随着Sm2O3掺杂量的增加,Sm3+越来越倾向于进入晶格B位。在Sm2O3掺杂量为摩尔分数0.10%时,BaSrTiO3陶瓷的相对介电常数达到最高值4800;随着Sm2O3掺杂量继续增加,陶瓷的介电损耗逐渐降低,最低降至0.0070。     

聚噻吩/WO_3复合纳米材料的制备及气敏性能

采用水合肼法制备WO3粉体,再以无水FeCl3作氧化剂,通过原位化学氧化聚合制备了不同聚噻吩(PTh)掺杂量的PTh/WO3复合纳米材料。并研究了用其制备的气敏元件的气敏性能。结果表明:气敏元件对H2S和NOx有较高的灵敏度和较好的选择性。用质量分数w(PTh)为5%的PTh/WO3复合纳米材料制备的气敏元件,在加热电压为2.25V时,对体积分数φ(NOx)为5×10–6的灵敏度可达77.14;用w(PTh)为20%的PTh/WO3复合纳米材料所制之气敏元件,在加热电压为2.43V时,对φ(H2S)为20×10–6的灵敏度达63.27。     

电化学乙醇气体敏感元件及其敏感特性研究

在WO3粉体材料中加入一定质量比的添加剂(Pt、Pd、PtO2、PdCl2、SnO2、SiO2、Al2O3),恒温600℃烧结1h制成旁热式厚膜乙醇气体敏感元件。采用静态电压测量法,研究了元件的加热电压与元件灵敏度β的关系以及添加剂对元件的响应与恢复时间的影响。实验结果表明:乙醇的气体体积分数为10-3,WO3元件掺入质量分数为0.5%的PdCl2,在加热功率为600mW下元件的响应与恢复时间分别为9.0s和11.0s,与纯WO3元件相比元件的灵敏度提高了约8倍。     

催化剂对WO3基燃气敏感元件的影响

在WO3粉体材料中加入催化剂(Pt,PtO2,Pd或PdCl2),于600℃烧结1 h制成旁热式厚膜可燃性气体敏感元件。采用静态电压测量法,研究了元件的加热功率与元件灵敏度(β)的关系以及催化剂对元件的响应–恢复时间的影响。结果表明:WO3基元件掺入质量分数为0.5%的催化剂,在加热功率为600 mW时,能提高元件的灵敏度2～10倍,元件的响应时间缩短63%～78%,恢复时间缩短84%～95%。。     

Sm_(0.9)Sr_(0.1)FeO_3的制备及其气敏性能

用Sr对SmFeO3进行A位掺杂,用柠檬酸盐sol-gel法制得Sm0.9Sr0.1FeO3粉体。对其进行XRD表征,并制成气敏元件。采用静态配气法测试其气敏性能。结果表明:该粉体为斜方晶系钙钛矿结构,平均晶粒尺寸约为25nm。在空气中的电导较SmFeO3高50倍左右,最佳工作温度下降160℃。在220℃的最佳工作温度下,气敏元件对体积分数为5×10–4乙醇的灵敏度高达56,且其选择性好,响应–恢复时间分别为40s和50s,有望开发成为对乙醇检测的气敏材料。     

微波辅助合成纳米WO_3/TiO_2复合材料及其气敏性能

为改善WO3基敏感材料的气敏性能,采用微波回流法一次性合成了纳米WO3/TiO2复合材料,并研究TiO2掺杂量对用其制备的气敏元件气敏性能的影响。结果表明:此气敏元件对体积分数为100×10-6的NOx、二甲苯、H2S和丙酮气体具有较强的敏感性,掺杂w(TiO2)为20%的元件,对H2S和NOx的灵敏度分别为31.18和695.84;掺杂w(TiO2)为30%的元件,对二甲苯和丙酮的灵敏度分别为39.19和35.69。     

掺杂WO_3基丙酮气敏元件的研制

在WO3粉体材料中加入一定质量分数(w)的掺杂剂(Pt、Pd、PtO2、PdCl2、SnO2、SiO2、Al2O3),于恒温600℃烧结1h制作成旁热式丙酮气体敏感元件。采用静态电压测量法,研究和分析了不同的加热电压与不同掺杂配方元件灵敏度(β)的关系,进一步分析了掺杂剂对元件的响应与恢复时间的影响。实验结果表明,掺入质量分数为0.5%的Pt粉,在加热功率为600mW时,丙酮气敏元件的灵敏度提高约8倍,元件的响应时间和恢复时间分别缩短了约60%和88%。     

水热法制备Co掺杂WO_3气敏材料及其性能研究

采用水热法合成了Co掺杂的纳米WO3气敏材料,研究了不同含量Co掺杂的WO3气敏材料的气敏性能以及环境湿度对其性能的影响。结果表明,少量Co掺杂可以提高WO3的气敏性能,Co掺杂量为质量分数0.8%的WO3基气敏元件对H2S和NOx具有很好的选择性,灵敏度分别高达183.214和1 619.726,并且该元件具有很好的抗湿性。