MWCNT-WO3薄膜双声路SAW NO2气体传感器

以金属钨粉,H2O2,CH3OH和多壁碳纳米管(MWCNT)为原料,在双声路声表面波(SAW)器件的测量声路上制作了MWCNT-WO3薄膜,提出并实现了一种MWCNT-WO3薄膜双声路SAW NO2气体传感器。由于MWCNT和WO3对NO2气体都有敏感作用,而且碳纳米管的毛细作用、以及MWCNT的加入都增加了气体的接触面积,提高了NO2气体的吸附和敏感作用。同时,SAW器件的双声路结构消除了由于外界测量条件改变引起的测量误差,也进一步提高了传感器的可靠性和准确性。实验结果表明,该传感器对各种浓度的NO2气体具有好的响应特性,在31.2×10-9到20×10-6范围内,传感器的响应灵敏度为9.8kHz/1×10-6,比单一MWCNT或WO3薄膜对NO2气体具有更好的灵敏度和线性特性。     

用气相反应法制备纳米WO3气敏材料

材料的制备是研制半导体气敏传感器的关键环节.用气相反应法,以纯钨丝为原料,制备了WO3粉末,又以此WO3粉末为基材,制作了NO2气敏传感元件.在性能测试中发现,该元件对低浓度(10-10)NO2灵敏,灵敏度可达10倍左右,而且响应迅速,响应时间为1.5 s.文中从材料的微观结构入手,对材料的敏感机理作了分析.     

纳米WO_3粉体的制备及其气敏性能研究

采用溶胶—凝胶法分别用草酸和苯甲酸为凝胶剂制得纳米WO3粉体。通过XRD,TEM等手段对粉体的粒度、晶体结构、形貌等进行了表征,探讨了煅烧温度、工作温度、气体体积分数及不同酸作凝胶剂对气敏性能的影响。结果表明:2种情况所得元件均对NO2有1000以上的灵敏度和较高的选择性,且苯甲酸做凝胶剂有较低的工作温度(125℃)和很快的响应时间(1 s),用草酸做凝胶剂时的恢复时间只有7 s。纳米WO3厚膜NO2传感器是一种实用前景良好的传感器。     

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.     

臭氧处理对石墨烯基NO_2气体传感器气敏性影响

通过臭氧处理制备了一种简单、高效、可重复使用的单层石墨烯基NO2气体传感器,并研究了纯的和经过臭氧处理的NO2气体传感器的响应特性和恢复特性。实验表明:经臭氧处理75s后的石墨烯基气体传感器对10×10-6NO2响应度可达到30%以上,是未经臭氧处理的石墨烯基气体传感器的2.8倍,且其响应的最低体积分数达150×10-9,低于世界卫生组织(WHO)空气质量标准(200×10-9,1h平均值)。     

聚3—己基噻吩及其掺杂TiO2材料对NO2的气敏特性

制作了一种工作于室温下的NO2气体传感器。该传感器以有机聚合物聚3—己基噻吩(P3HT)为敏感材料,以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜为柔性衬底。对敏感膜进行了SEM表征。室温下,对不同体积分数的NO2进行了测试,对器件尺寸的影响进行了分析,并对响应规律进行了总结。经实验,对NO2测试下限可达到0.2×10-6。为提高敏感性、减小恢复时间,尝试对敏感膜掺杂TiO2,并同未掺杂的敏感膜进行实验比较,发现对体积分数1.5×10-6的NO2,掺杂TiO2可将敏感性提高8%,恢复性也有明显改善,对周期为1060 s的循环测试表明:掺杂TiO2下阻值基本能完全恢复。     

一种AlN基陶瓷微热板NO2气体传感器研究

针对传统硅基微热板半导体气体传感器存在的热稳定性差,工艺复杂等难点,采用良好热导特性的AlN陶瓷为衬底,利用柔性机械剥离工艺和半导体材料In2O3/Nb2O5/Pt厚膜工艺制备了NO2微热板气体传感器.传感器中间加热区周围采用热隔离结构设计,降低了加热区温度分布梯度,提高了温度效率.利用ANSYS有限元工具进行了热结构仿真分析和响应测试分析,验证了热隔离结构设计的合理性.气敏测试分析表明,传感器在不同加热功率条件下,对5×10-6~100×10-6的NO2气体都具有良好的气敏响应特性,经对比分析,在功率150 mW~200 mW时稳定性最佳,且响应速率小于60 s,恢复时间在100 s左右,可实现5×10-6~100×10-6浓度的NO2气体良好检测功能.     

常温下氧化钨基NO2传感器气敏特性的光照强度依赖研究

为了研究WO3的常温气敏性能,以热氧化钨丝的方法制备WQ3纳米材料并制作厚膜气敏元件,通过XRD对材料的晶体结构进行表征,对敏感元件进行了气敏性能测试,测得该元件在常温、0.4W/cm2紫外光(波长:300～450nm)辐照条件下对50ppm的NO2的灵敏度S=15.4,响应时间τres=2.5s,恢复时间τrec=18.1s;在加热功率为0.81W条件下,元件对50ppm NO2的灵敏度为S=22.5,响应时间τres=1.5s,恢复时间τrec=10.7s,研究了灵敏度对光功率密度和加热功率的依赖关系,实验结果表明WO3纳米材料在常温、紫外光照条件下对NO2具有较好的气敏性能.     

氧化钨纳米线修饰多孔硅结构的制备及NO2气敏性能研究

针对多孔硅气敏传感器在室温下对NO2气体灵敏度较低、选择性不强的问题,采用双槽电化学腐蚀法制备多孔硅,然后在多孔硅顶部溅射沉积金属钨薄膜并经高温热处理氧化形成WO3纳米线,制备出WO3纳米线修饰多孔硅结构及其气敏传感器,对WO3纳米线/多孔硅材料进行了SEM和XRD分析,测试了传感器室温下对NO2的气敏特性。结果表明,制备WO3纳米线的最佳热处理条件是700℃,此温度下增加金属钨膜溅射时间可提升WO3纳米线的生长密度? 所制备的传感器对NO2气体表现出反型气敏响应,特别是溅射1min金属钨的样品显示出优异的NO2室温探测能力与选择性,对4×10-6NO的气敏灵敏度是单纯多孔硅样品的 5.8倍。     

由白钨酸制备WO3纳米颗粒薄膜NO2传感器

研制了不同SiO2掺杂量(0%～10%,wt%)的WO3纳米颗粒薄膜NO2传感器.先由钨酸钠制得白钨酸,经加热分解白钨酸得WO3粉体,并对粉体进一步超声细化;再用溶胶-凝胶法制得SiO2粉体, 然后采用固相反应法进行掺杂.用XRD检测掺杂粉体的结构特征,并计算得出粉体颗粒平均粒径为62 nm.在Al2O3陶瓷管金电极上组装敏感膜,制作简单.制得的Taguchi型NO2传感器的线性响应范围为(5～30)×10 {-6},响应-回复快,稳定性和重现性好.