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。     

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。     

sol-gel法制备Yb_2O_3掺杂纳米SnO_2及气敏性能研究

以SnCl_4·5H_2O与柠檬酸为原料,采用sol-gel法制备了掺杂质量分数w(Yb_2O_3)为0~1.0%的Yb_2O_3-SnO_2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NO_2、Cl_2、H_2、H_2S、乙醇、甲醛等气体的气敏性能。结果表明:用该法得到的粉体颗粒粒径小,且均匀;工作温度为100℃时,由掺杂w(Yb_2O_3)为0.4%的SnO_2粉体,在烧结温度600℃制得的气敏元件,对体积分数为30×10–6的NO_2的灵敏度最高可达18224,且该元件具有较好的响应–恢复特性,响应时间和恢复时间分别是20s和15s。     

共沉淀法SnO_2-WO_3粉体的气敏性能研究R&D

采用化学共沉淀法制得不同掺杂量的SnO2-WO3粉体,探讨了掺杂量、热处理温度、元件工作温度与WO3气敏性能的关系。研究发现:SnO2的添加抑制了WO3晶粒的生长,提高了其气体灵敏度。其中以0.5%(质量分数)的掺杂量为最佳,可进行H2S气体的选择性检测。     

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。     

四针状ZnO晶须(T-ZnO)的掺杂及其气敏特性研究

采用高温固溶工艺制备了Al3+,Fe3+和Ag+掺杂的T-ZnO气敏材料,并制作了烧结型厚膜气敏元件,测试了元件对H2S,NH3,C2H5OH和H2的敏感特性,研究了掺杂剂、掺杂工艺和材料形貌结构对T-ZnO材料气敏特性的影响规律。结果显示,T-ZnO材料对H2S和C2H5OH气体灵敏度较高,对H2和NH3等气体灵敏度较差;经过H2气氛热处理,掺物质的量百分数为0.1%Al3+的T-ZnO对气体表现出很高的灵敏度,在268.5℃时,对体积分数为10-4的H2S的灵敏度达160;同时,Al3+掺杂工艺改善了材料对H2S和C2H5OH的恢复-响应特性。在Fe3+掺杂ZnO样品中,出现第二相(ZnFe2O4)可以提高对气体的灵敏度。     

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。     

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。     

Ni掺杂α-Fe2O3纳米材料的制备及气敏性能研究

采用水热法合成了Ni掺杂α-Fe2O3纳米材料,通过XRD、TEM等手段对产物的物相、形貌等进行了表征,并探讨了材料的气敏性能。结果表明:工作温度为300℃时,元件对50×10–6的H2S气体的灵敏度可达122.8,H2S气体对其他几种被测气体的选择性系数均在9以上,响应恢复时间分别为5s和14s。最后提出了Ni掺杂对α-Fe2O3气敏元件性能影响的机理。     

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。     

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。     

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。     

氧化钨pH电化学传感器的H~+响应行为研究

采用WO3作为H+响应敏感材料,制备了WO3pH电化学传感器,对传感器的H+响应行为,如响应范围、响应灵敏度、响应时间等影响因素进行了分析。制备WO3工作电极的热处理温度对传感器的H+响应灵敏度与速度有影响,H+响应速度与溶液pH和温度有关,溶液中Na+,K+,F-对H+响应行为没有影响,但是受到I-,NO3-的干扰。     

掺Sm3+的WO3纳米粉体的制备及其NO2气敏性能

通过固相研磨法制得了一系列掺有Sm3+的WO3纳米粉体,利用XRD、TEM等测试手段,对其物相﹑结构进行了表征。结果表明:掺Sm3+的WO3纳米粉体结晶良好,平均粒径为50nm。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:当掺杂x(Sm3+)=0.5%时,元件在160℃下对体积分数为30×10-6的NO2气体的灵敏度高达169,响应时间为8s,是一种较为理想的低温NO2气敏元件。     

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。     

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%。。     

磁控溅射法制备WO_3薄膜及其氢敏特性研究

采用直流反应磁控溅射法,在未抛光的Al2O3基片上制备WO3薄膜,在干燥空气中经过热处理;利用SEM观察薄膜表面形貌;通过XRD测量,对薄膜的晶体结构进行分析;薄膜氢敏特性测试采用静态配气法。经过400℃热处理,当工作温度在270℃时,对体积分数为3×10-4%H2的灵敏度达到了77,稳定性较高、选择性好、响应时间在15s以内。WO3薄膜是一种较理想的氢敏材料,在氢敏传感器的设计中必定会得到足够的重视和广泛应用。