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。     

基于NiFe2O4-SE的电势型氨气传感器件的性能研究

使用溶胶-凝胶法制备并在900 ℃煅烧6 h获得了NiFe2O4粉体,用于制备敏感电极。采用流延技术制备了5YSZ膜和Al2O3膜,并在膜上分别丝网印刷了参比电极和加热电极,将它们叠层并在1480 ℃烧结后,再印刷NiFe2O4敏感电极并在1150 ℃烧结,最终获得了电势型NH3传感器件。在11 V、13 V和15 V的加热电压下测试了器件的NH3响应性能,响应性能在13 V和15 V时较稳定,NH3敏感度分别为-47.24 mV/decade和-28.57 mV/decade。并在13 V加热电压下研究了器件对320 ppm和200 ppm NH3 混入不同浓度NO2后的响应信号,发现测试气氛中NH3浓度较高时的抗NO2信号干扰能力较强。还在此加热电压下研究了氧气浓度由10%变化到7%、4%和14%时器件对320 ppm NH3的响应信号,发现氧气浓度低时的响应信号变化率较大。     

基于MEMS工艺的NO2气体传感器研制

设计了一种基于微机电系统(MEMS)工艺的以氧化钨(WO3)为敏感材料的微结构气体传感器,并从半导体理论解释了WO3对二氧化氮(NO2)的敏感机理.气体传感器芯片尺寸为1.3mm ×1.3mm,微热板的有效面积为0.4mm ×0.4 mm.实验结果表明:设计的气体传感器对NO2气体表现出良好的响应,在最佳工作温度下(140℃)功耗为23 mW,最低检测限达50×10-9,响应时间为60 s,恢复时间为180 s.     

CuFe2O4敏感电极微观结构对电势型氨传感器氨气响应性能的影响

以CuFe2O4为敏感电极,YSZ为固体电解质的电势型气体传感器被制备用于汽车尾气中氨气浓度的检测。CuFe2O4被溶胶－凝胶法制备并在900℃煅烧获得,通过分别在950℃ 、1000℃和1050℃烧结获得了具有不同微观结构的CuFe2O4敏感电极,并在650℃评估了它们的氨气响应性能,发现电极微观结构对响应性能有较大影响?1000℃烧结传感器的氨敏感度最高,其值为-68.5mV/decade。对320×10-6和20×10-6浓度的氨气的响应信号值分别高达-92.3mV和-8.3mV。它的优异性能与SEM和BET结果显示的它具有最多的TPB数量,适中的电极厚度和孔隙率有关,也通过EIS和极化测试被证实,传感器也拥有较好的氨气选择性和长期稳定性,表明CuFe2O4在电势型NH3传感器的实际应用中具有较好的潜力。     

固体电解质电位型甲烷传感器的气敏性能研究

研究了甲烷浓度和工作温度对氧化锆基混合电位型传感器响应值的影响.以氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)为固体电解质,氧化锡(SnO2)为工作电极的传感器对(200~1000)×10 -6浓度的甲烷具有良好的传感性能,传感器响应值与甲烷浓度的对数值呈良好的线性关系,传感器在650℃时具有良好的传感性能,其中响应时间和恢复时间均低至5 s.     

三氧化钨纳米薄膜制备与气敏性能的研究

讨论一种对二氧化氮具有高灵敏性的WO3纳米薄膜的制备方法.当基片温度为室温,溅射混合气体(O2/Ar)的比例为1:1时,用直流反应磁控溅射法制备的薄膜,经过两步热处理(300℃/600℃),得到纳米结构WO3气敏元件.通过XRD、XPS和SEM对该薄膜的晶体结构和化学成分进行分析,用静态配气法测试NO2气敏特性.在Si3N4基片上制备的这种薄膜对空气中较低浓度的NO2(体积分数为0.1×10-5～3×10-5)具有优异的敏感特性和响应特性,最佳工作温度为150℃,在此温度下对其他一些气体(如CO,C2H5OH,NH3)的敏感性很差,显示出良好的选择性.     

基于La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3−δ固体电解质的电流型NO2传感器敏感特性的研究

采用丝网印刷技术制备了以La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ(LSGM,Sr、Mg双掺杂的LaGaO3)为固体电解质、NiO为敏感电极(SE)材料的电流型NO2传感器。用X射线衍射仪和扫描电镜对该传感器进行了理化分析;通过测量其在不同温度和不同NO2浓度气氛中的I-V曲线和时间响应曲线,研究了传感器的电流输出信号和NO2浓度的关系、时间响应特性以及稳定性。结果显示:在400℃～650℃测试温度范围内,传感器响应电流的变化幅值ΔI和NO2浓度之间存在较好的线性关系。传感器的稳定性测试结果表明:传感器样品的响应电流幅值出现了一定程度的下降,稳定性有待进一步提高。     

LC无源无线气体传感器的制备及对NH3气敏特性的研究

采用酸化后的碳纳米管与聚苯胺掺杂作为传感器的气敏材料.通过丝网印刷技术将无铅铝浆印刷在氧化铝陶瓷基板上形成电感线圈,并将制备好的气敏材料涂覆到电感线圈上,制备出LC谐振式无源气体传感器.制作成气体传感器后在NH3气氛中进行测试分析,实现了在密闭环境下的非接触测量.重点分析了在室温下NH3气体的浓度对传感器谐振频率f0的变化及响应恢复时间的影响,结果表明气体浓度在300×10-6时,传感器的灵敏度为4.499 MHz.     

固体电能质SO2气体传感器特性研究

采用溶胶-凝胶法合成NASICON固体电解质及ZnSnO3复合金属氧化物材料,并以NASICON为基体材料,ZnSnO3为敏感电极制作管式SO2气体传感器.研究表明.在325～430℃时,SO2浓度在(5～50)×10-6体积分数范围内,器件的EMF值与SO2浓度的对数呈现较好的线性关系.器件在375℃时对SO2的灵敏度达到255mV/decade,并且器件在此温度下表现出较好的选择性和响应恢复特性.最后对其敏感机理进行了分析.     

Ce_(0.95)Ca_(0.05)F_(3-x)固体电解质氧传感器的研究

本文研究了Ce_(0.95)Ca_(0.05)F_(3-x)固体电解质及其氧传感器的制备和性质。在150℃时,Po_2在10~(-2)～10~(-1)MPa范围内传感器件的电位变化正比于Po_2的对数值。同时研究了不同参比电极和敏感电极对传感性能的影响。以Bi+BiF_3为参比电极时,EMF值稳定较快;当Pd作为敏感电极时,传感元件的响应较快;以RuO_2作敏感电极时,传感器件较灵敏。文章还讨论了敏感机理。