SnO2气敏材料的研究进展

SnO2气敏传感器具有元件制作简单、使用寿命长、稳定性好、对气体的响应时间短等优点,已成为一个重要的研究课题.气敏反应是气体与材料表面接触后发生的化学反应,因此材料的表面组成、掺杂改性、缺陷分布、比表面积等都会影响材料的气敏性能.本文综述了近年来SnO2气敏材料的不同制备方法,以及金属氧化物和贵金属掺杂的SnO2气敏材...     

磁控溅射碳纳米管SnO2材料性能的研究

采用磁控溅射的方法制备薄膜型碳纳米管SnO2气敏元件,通过对气敏元件在不同气体中的响应进行分析,以及对气敏元件进行SEM和XRD实验,研究碳纳米管SnO2材料的气敏性能。实验表明：磁控溅射碳纳米管SnO2气敏元件对NO2气体有很高的灵敏度,对其他气体不敏感。     

静电纺丝法合成Fe掺杂一维NiO纳米纤维及其丙酮气敏性能的研究

采用静电纺丝工艺制备出不同Fe掺杂比例的一维NiO纳米纤维粉体。研究了不同Fe元素掺杂对一维NiO纳米纤维粉体的微观形貌、结构以及丙酮气敏性能的影响，测试结果表明：当Fe元素掺杂浓度较低时，Fe掺杂一维NiO纳米纤维粉体晶体结构未发生变化，均为立方相结构。不同比例Fe元素掺杂NiO粉体均具有良好的一维形貌。与一维NiO纳米纤维纳气敏性能相比，Fe掺杂Ni O纳米纤维粉体的最佳气敏工作温度更低，灵敏度更高，气体选择性相应更好，当Fe元素掺杂量为4%时，一维NiO纳米纤维材料对丙酮气体具有最佳的气敏特性。工作温度为300℃时，纳米纤维对100 ppm丙酮气体灵敏度达到23.2，随着丙酮气体浓度增加，Fe掺杂一维NiO纳米纤维粉体的气敏响应灵敏度呈上升趋势。一维NiO纳米纤维气敏性能的改善可归因于Fe元素掺杂促使NiO粉体的缺陷增多，可以为气敏反应提供更多的反应点，从而提高了其气敏性能。     

聚丁二炔气敏传感应用的研究现状及展望

分析了聚丁二炔作为气敏传感材料的机理,总结了不同结构聚丁二炔衍生物作为气敏传感材料的研究现状。本文以聚氨酯、石墨烯、二硫化钼、纤维素纳米晶等增强材料为例,阐述了聚丁二炔复合材料的气敏增强原理、优点及存在的问题,介绍了如食物腐败的检测、便携腕式传感器等新型传感场合的应用研究。目前,聚丁二炔作为气敏传感材料还处于起步阶段,光学转变机理不明确、侧基改性工艺烦琐、官能团种类有限、易受环境影响失效等问题都亟待解决;未来应拓宽对增强材料的选择,调控复合材料的结构以实现对待测气体的高选择性和高灵敏度响应,更要发挥聚丁二炔复合材料成型工艺简单、与环境相容性好的优点,制备更具功能化的气敏材料。     

氧化锌基硫化氢气敏材料的研究进展

阐述了氧化锌基气敏材料的类型及现状,总结了单一氧化锌,金属掺杂氧化锌以及金属氧化物复合氧化锌气体传感器对硫化氢气体气敏性能的研究进展,简要分析了金属氧化物气体传感器的气敏机理,同时对氧化锌气体传感器的实际检测应用进行了分析和展望.     

有机磺酸掺杂聚苯胺的气敏性能

采用化学氧化聚合法,以苯胺为单体,过硫酸铵为氧化剂,在不同的酸性介质中合成了聚苯胺(PAn),采用傅里叶红外光谱和TG-DTA技术埘聚苯胺掺杂前后的结构变化和热稳定性进行了分析,结果表明,掺杂剂的加入降低了聚苯胺分了链的分解温度,与HCl掺杂相比,有机磺酸掺杂的聚苯胺具有更好的热稳定性.研究了不同质子酸掺杂对聚苯胺气敏性能的影响,结果表明有机磺酸掺杂的聚苯胺比PAn-HCI对目标气体具有更好的灵敏性,其中结果最好的PAn-SSA在室温下对1000×10-0NH3的灵敏度达到了15.47,而且响应时间小于20 s,恢复时间小于2 min,响应恢复性能良好.测试了不同酸掺杂聚苯胺灵敏度的长期稳定性,结合TG-DTA的分析结果,说明与PAn-HCI相比,有机磺酸掺杂的聚苯胺具有更好的环境稳定性.     

水性共价连接型聚苯胺/碳纳米管复合材料的制备及电学性能

首先将改性碳纳米管经原位聚合制备得到了共价连接型聚苯胺/碳纳米管复合物;然后,通过水性掺杂的方法,获得水溶性、导电性优良的聚苯胺/碳纳米管复合材料。透射电子显微镜表明,聚苯胺/碳纳米管复合物的尺寸比纯碳纳米管明显增加;通过UV-vis光谱证实了CNT和PANI之间存在着强烈的相互作用。复合材料的电导率高达4.8×10~(-3)S/cm,比纯聚苯胺的电导率提高了一倍,并显示出优良的水溶性。     

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。     

MWNTs/PUR复合材料的制备与气敏响应性研究

将端羧基丁二烯丙烯腈橡胶(CTBN)改性为多端羟基橡胶(f-CTBN)后,掺杂功能化多壁碳纳米管(MWNTs),与4,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)反应得到预聚物,再加入聚乙二醇(PEG6000)共聚合,得到一系列聚氨酯复合材料MWNTs/PUR;采用扫描电镜(SEM)、热失重(TG)等手段进行表征;考察了MWNTs含量、固化温度等因素对聚氨酯复合材料气敏响应能力的影响。结果表明,掺杂纳米管不仅提高了聚氨酯复合材料的力学和热学性能,更增强了其对有机溶剂饱和蒸汽的气敏响应能力;当固化温度为80℃时,聚氨酯复合材料的气敏响应能力最强。     

ZnSnO3气敏材料研究进展

作为一种重要的半导体气敏材料,ZnSnO_3气敏传感器被用于检测甲醛、丙酮、乙醇、三乙胺等气体。本文综述了近年来,不同方法制备的ZnSnO_3气敏材料以及金属和金属氧化物掺杂的ZnSnO_3气敏材料的研究进展,指出ZnSnO_3气敏材料的不足及未来的研究发展方向。     

导电聚合物气敏传感器研究进展

气敏传感器是利用材料的气敏特性实现目标气体浓度检测的电子元器件,在生产安全、环境监测、临床医学等领域均有广泛应用。气敏材料主要分为金属氧化物半导体材料、导电聚合物(CP)材料、金属有机框架材料。导电聚合物因其成本低、易于合成,在室温下对氨气等有害气体表现出良好的响应的特点而受到广泛关注。近年来导电聚合物复合物的研究也极大地提高了导电聚合物的气敏性能。分析了导电聚合物电阻调控机理,重点介绍了近年来对氨气、二氧化氮、硫化氢等气体的导电聚合物及其复合物的气敏传感器的研究进展,简要介绍了导电高分子在甲醇、三乙胺、一氧化碳等气体检测中的研究情况,最后展望了导电聚合物在气体传感领域的应用前景。     

聚苯胺的合成、表征及气敏性能研究

用化学氧化聚合法,以苯胺(An)为单体,过硫酸铵(APS)为氧化剂,控制反应温度,在酸性介质(无机酸和有机酸)中合成聚苯胺(PAn).用傅里叶红外光谱(FTIR)和紫外可见光光谱(UV-Vis)对聚苯胺掺杂前后结构的变化进行了测试,讨论了酸掺杂对聚合产物结构的影响,结果表明电子的离域使聚苯胺主链结构经质子酸掺杂后形成了共轭结构.常温下,通过聚苯胺的气敏性能测试,得知有机酸掺杂的聚苯胺的气敏性能更好,其中用磺基水杨酸掺杂的聚苯胺对1000 ppm氨气的灵敏度最高,达到了14.8580,具有实际应用价值.最后初步探讨了聚苯胺的气敏机理.     

硼掺杂Co3O4海胆状微球的制备及其乙醇气敏强化机制

四氧化三钴（Co₃O₄）是一种p型半导体,可作为气体传感材料。非金属硼（B）具有吸电子特性,将其与p型半导体气敏材料进行掺杂,可增加材料的空穴载流子浓度,从而提高材料的气敏性能。本文以六水合硝酸钴[Co(NO₃)₂·6H₂O]、硼酸（H₃BO₃）和尿素[CO(NH₂)₂]为原料,采用低温一步水热法成功制备了B掺杂Co₃O₄海胆状微球。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱仪（XPS）和拉曼光谱仪（Raman）对掺杂B前后的Co₃O₄进行结构表征,探究B掺杂对其气敏性能的影响。结果表明：B掺杂对Co₃O₄材料的气敏性能有明显的强化作用。当掺杂摩尔比为Co∶B=8∶1时,B-Co₃O₄对1×10⁵μg/L乙醇的最佳工作温度为180℃,灵敏度响应达到26.8,是相同条件下纯Co₃O₄的4.4倍。B-Co₃O₄在较低的工作温度下,具有良好的灵敏度、选择性和稳定性,是一种性能优良的气敏材料。     

In2O3纳米材料气敏传感器制备方法综述

氧化铟具有较宽的禁带宽度、较小的电阻率和较高的催化活性,是一种重要的n型半导体。氧化铟材料对氧化性气体和还原性气体都表现出良好的气敏性能,被广泛应用于半导体气体传感器。半导体气体传感器的性能,如灵敏度、选择性、稳定性、响应/恢复时间等,与气敏材料自身的理化性能、形貌、结构具有直接的关系。本文对近年来纳米结构的In_2O_3研究进展进行了综述,以In_2O_3纳米材料的制备方法以及所制备出的不同形貌结构进行分类介绍,对In_2O_3气敏传感器应用进行展望。     

铝盐掺杂TiO2棒状纤维的制备及其室温NOx气敏性

以钛酸四丁酯为钛源、Al(NO3)3为铝盐,采用静电纺丝法在600℃焙烧条件下制备出铝盐掺杂TiO2棒状纤维.利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪等对纤维的形貌和组成进行了表征.研究了室温下铝盐掺杂TiO2纤维对NOx的气体敏感性能,并对其气敏机理进行了分析.结果表明:铝盐掺杂TiO2纤维为一维棒状结构,直径约为200nm.在室温条件下对NOx有较好的气敏响应,响应时间最短为6s,最低检测体积分数可达9.7×10-7.锐钛矿相的存在有利于NOx的吸附-脱附.铝盐掺杂TiO2纤维大幅提高了对NOx的气敏响应灵敏度,是一种在室温条件下极具潜力的气敏材料.     

纳米铜/碳纳米管对聚苯胺电导率的影响

聚苯胺是制备电极材料的主要原料,碳纳米管和纳米铜的掺杂能提高其电导率和比电容值。采用原位聚合法以过硫酸铵为氧化剂,制备出以纳米铜/碳纳米管为核,以聚苯胺为壳的具有核-壳结构的聚苯胺/纳米铜/碳纳米管复合材料,通过对比不同质量分数的纳米铜/碳纳米管掺杂的聚苯胺循环伏安测试结果分析可知,当纳米铜/碳纳米管占三元聚合物的质量分数为15%时,聚苯胺/纳米铜/碳纳米管复合材料的比电容值最高,测试结果为2102.57F·g-1。     

H2S气敏材料研究进展

介绍了SnO2系、ZnO系、ZnS系、WO3系及复合氧化物半导体型H2S气敏材料的国内外研究现状;阐述了掺杂及制备方法对提高气敏材料的灵敏度、选择性以及降低工作温度和缩短响应－恢复时间等方面的影响;提出了气体传感器的发展方向。     

纳米结构聚苯胺/PVP复合纤维及其气敏传感特性研究

以双氧水为氧化剂在超声环境中制备了具有灵敏化学活性的聚苯胺纳米棒,并与聚乙烯吡咯烷酮溶液复合,通过静电纺丝技术制备了稳定有序纳米结构的纤维。将所制产物放置于特定的化学环境中,对其化学传感特性进行了研究。发现材料的电学行为对被测气体浓度有良好的响应,并对气敏响应的产生机理进行了初步的探讨。     

聚合物/碳黑气敏导电复合材料的研究进展

从聚合物/碳黑(CB)气敏导电复合材料的研究体系、气敏响应性能的影响因素、气敏响应机理三方面综述了近年来聚合物/CB气敏导电复合材料研究的新进展,讨论了目前研究尚存在的一些不足之处,并展望了聚合物/CB气敏导电复合材料的今后研究发展方向。     

碳纳米管填充PUR-T基纳米复合材料气敏响应性能

以热塑性聚氨酯(PUR-T)为基体,以不同尺寸的多壁碳纳米管(MWCNTs1#及MWCNTs2#)为功能性填料,分别采用熔融共混和溶液共混法制备了不同填料含量的PUR-T基导电气敏纳米复合材料,并对纳米复合材料的力学性能、微观结构及其对挥发性有机物蒸汽(苯,四氯化碳、甲醛、乙醚)的气敏响应性能进行了系统研究。结果表明,采用溶液法制备的PUR-T/MWCNTs 2^#纳米复合材料在填料含量为5%时其体积电阻率从纯PUR-T的1012下降到105,并具有最佳的气敏响应综合性能。PUR-T基纳米复合材料对苯、甲醛等亲油性有机溶剂蒸汽具有较高的响应度(达到104~105级),而对甲醛、乙醚等亲水性有机溶剂蒸汽的响应度较低。纳米复合材料在苯蒸汽与干空气循环检测使用时均具有良好的稳定性。机理分析表明纳米复合材料的气敏行为主要是由于PUR-T基体的溶胀效应引起MWCNTs网络的断开和蒸汽分子在MWCNTs上的吸附所致,而前者起主要作用。