聚噻吩/WO_3纳米复合材料的制备及气敏性能研究

采用化学氧化聚合法制备出了不同聚噻吩(PTh)掺杂量的PTh/WO3纳米复合材料进行制备,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对PTh/WO3纳米复合材料的晶体结构和形貌进行了表征;并研究了PTh/WO3纳米复合材料制备的气敏元件对H2S气体气敏性能。结果表明:PTh/WO3纳米复合材料对H2S气体具有较高的灵敏度,用PTh质量分数为50%的复合材料制成的气敏元件在工作温度为60℃时,对500×10-6的H2S灵敏度达到98,且具有较快的响应与恢复时间。     

氧化铟纳米棒的气敏特性

以非离子表面活性剂烷基苯酚聚氧乙烯醚OP-10为形貌控制剂合成In2O3纳米棒.用热重-差示扫描量热法、X射线衍射和透射电镜对In2O3纳米棒的热分解过程、晶体结构和微观形貌进行表征.对纳米棒制得的气敏元件进行气敏性能测试,同时用扫描电子显微镜及比表面积和孔隙度分析仪对元件的表面形貌和材料的介孔结构进行了分析.结果表明:制得的In2O3为立方晶型的纳米棒,直径约20 nm,长度约120 nm.与In2O3纳米颗粒气敏性能相比,In2O3 纳米棒对三甲胺具有更高的灵敏度和选择性.用In2O3纳米棒制的气敏元件对三甲胺在一定的浓度范围内的灵敏度与浓度呈现良好的双对数线性关系.棒状材料中形成的大量介孔对气敏性能的提高有着重要的作用.     

LaFeO_3纳米粒子的制备及乙醇敏感性能

以FeNO_3·9H_2O、LaNO_3·xH_2O、柠檬酸、丙烯酰胺为原料,采用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿结构的LaFeO_3纳米粒子。利用热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等手段研究了热处理温度、A位Y掺杂对LaFeO_3成相、晶体结构、形貌等的影响,发现溶胶-凝胶法制备LaFeO_3纳米粒子的成相温度低于500℃,A位Y掺杂增大了LaFeO_3晶粒的生长活化能、抑制了晶粒生长。以LaFeO_3纳米粒子为敏感材料制备了旁热式气敏元件,通过元件的乙醇敏感性能测试,结果表明,250℃时LaFeO_3气敏元件对不同浓度乙醇具有良好的气敏性;随着乙醇浓度的增大,元件的灵敏度近线性增长;700℃热处理获得未掺杂LaFeO_3的乙醇敏感性能最佳,其对100×10~(-6)乙醇的灵敏度可达54;A位Y掺杂量为10%(摩尔比)时,元件对乙醇的灵敏度更好,其对100×10~(-6)乙醇的灵敏度可达163。     

纳米WO3掺杂CNTs材料的制备及其气敏性能测试

通过水热法合成纯WO3,并采用原位水热合成的方法制备不同碳纳米管掺杂量(0.2%,0.4%,0.6%,0.8%,1.0%)WO3/CNTS复合材料。复合之前,从四种纯WO3(K2SO4为添加的矿化剂且含量依次为15 g、30 g、40 g、0 g)中选取一种气敏性能最好的合成工艺。结果表明无K2SO4的合成工艺较好,同时对四种纯WO3进行了XRD表征,结果显示无K2SO4的氧化钨为两相晶体,且粒径较小。纯WO3与S-WCNTS掺杂制备复合材料,然后由复合材料制备气敏元件,对H2S进行气敏测试,结果表明S-WCNTS含量为0.6%的复合材料效果最佳,恢复性好且工作电压较低,可达2.68 V,且检出限可达到3 mg/kg,连续曲线的测定也较好。     

氧化铟纳米粉体的微乳液合成及其气敏特性

用微乳液法合成了纳米In2O3粉体,浸渍法制备了5％(in mass)La2O3掺杂In2O3。利用X射线衍射、透射电镜对合成产物进行了结构表征。采用静态配气法对氧化铟气敏元件的气敏特性进行了测试。结果表明：微乳液法合成的氧化铟经600℃,5h煅烧后,颗粒尺寸约为30nm,且分布均匀。氧化铟气敏元件对汽油、酒精、甲醛等有机蒸气具有较高的检测灵敏度,但选择性不好。氧化镧掺杂后,不同温度工作时,氧化铟分别对汽油、酒精有较好的选择性,且响应恢复快。     

溶胶–凝胶法制备碳纳米管-In_2O_3纳米复合材料及其气敏性

以碳纳米管（carbon nanotubes,CNT）为模板,在超声波辅助条件下,利用溶胶–凝胶法合成CNT–In2O3纳米复合粉体,用该复合粉体制备CNT–In2O3气敏元件。借助X射线衍射、透射电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪和能量色散谱仪对产物进行表征,研究了CNT–In2O3气敏元件的气敏性。结果表明：CNT–In2O3纳米复合粉体是一种由In2O3纳米颗粒均匀包裹在直径约为20～30nm的碳纳米管上的纳米复合材料。CNT–In2O3气敏元件在低温对NO2有较高的灵敏度,该元件对NO2的灵敏度高于纯In2O。当CNT和InC13·4H2O的摩尔比为3：10时,CNT–In2O3气敏元件对NO2的灵敏度最大,且灵敏度随NO2浓度的增大而增大。该气敏元件在200℃时对NO2的响应时间为10s,恢复时间为70s。     

SnO_2基甲醛气敏元件性能研究

以SnO2基底材料掺杂一定比例的TiO2,再掺入一定量的银离子(Ag+),制成复合基体材料,采用传统的旁热式气敏元件制造工艺,制作出甲醛气敏元件。对不同气体浓度、不同温度下元件的灵敏度及元件的响应-恢复时间进行了测试。结果表明,该气敏元件在工作温度为360℃下对甲醛气体的气敏性能最佳,灵敏度可达30,并且对乙醇具有一定的抗干扰性。     

复合氧化物CdSnO3的合成、表征及性能研究

采用化学沉淀法制备了CdSnO3粉体,XRD和TEM结果表明产物为钙钛矿型结构,为100nm左右的方块状。气敏性能测试结果表明CdSnO3气敏元件的灵敏度-温度特性曲线为火山型,灵敏度随工作温度的升高而升高,通过使用贵金属掺杂可实现钙钛矿型CdSnO3为基体的气敏元件对酒精、甲醛、硫化氢的选择性检测。     

新型无机盐Sol-Gel法制备纳米SnO_2气敏性能的研究

探索了双氧水和半透膜结合的新的无机盐溶胶—凝胶工艺方法制各纳米SnO_2气敏材料,对SnO_2进行了1.5%(wt%)PdCl_2掺杂。气敏性能测试表明,掺杂后制各的元件在2.5V加热电压下对5000 ppm的CH_4,灵敏度均接近5,分析后认为PdCl_2掺杂烧结后形成的PdO微晶表面的氧缺陷能够吸附更多的氧,产生溢流效应增加元件灵敏度。     

WO3薄膜材料的气敏性能

研究了WO3薄膜材料的制备工艺、气敏性能和贵金属表面改性。以钨酸为原料、加入有机络合剂的无机盐溶胶-凝胶(inorganic solgel method,ISG)法合成了WO3薄膜。确定了最佳ISG工艺制度,即以柠檬酸为络合剂,10次成膜,预处理温度为600℃,烧成温度为650℃。实验结果表明：WO3是一种n型半导体,其最佳工作温度为550℃。通过掺杂贵金属制备了Pt/WO3薄膜材料,有效地改善了薄膜的气敏性能,可以在600℃下获得高达4100的灵敏度。WO3的气敏机理为表面控制型。