基于锑掺杂的高灵敏度纳米SnO_2气体传感器

采用非水溶剂溶胶-凝胶法制备了粒径为10 nm左右的SnO_2基纳米气敏材料,制作成烧结型气体传感器,通过锑的掺杂来提高纳米SnO_2气体传感器的灵敏度和选择性,结果表明,锑的掺杂百分比为0.045%时,传感器对酒精的灵敏度最大,并对酒精显示出良好的选择性和响应恢复特性.     

SnO_2基电阻薄膜型微氢气传感器的气敏机理

借助Materials Studio中的CASTEP模块,建立了H_2与SnO_2薄膜(110)面的吸附模型。应用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理,确定了H_2在SnO_2(110)面的最佳吸附位置;在此基础上,通过分析H_2在SnO_2(110)面吸附前后态密度(DOS)及表面差分电荷密度的变化,说明了电阻型薄膜型微氢气传感器的微观气敏机理,即当H_2吸附于SnO_2薄膜表面时,薄膜表面电阻减小,其主要原因是H原子的s轨道的部分电子转移到薄膜表面。最后通过灵敏度测试实验,从宏观上对理论分析结果进行了验证。     

用浸渍法制造添加Pt的SnO2-x薄膜气体传感器特性

本文研究了含有添加铂的SnO_(2-x)薄膜。SnO(2-x)薄膜是由反应电子来蒸发的烧结SnO_(2-x)粉末而制成。沉积薄膜浸渍于H_2PtCl_6·6H_2O水溶液中并加热。用电子分光仪进行化学分析,研究表面结构和膜的成分,用俄歇电子分光仪和X-射线衍射仪研究薄膜的电性能和Pt添加剂的效应,也研究了气体感器的特性。     

RPCVD SnO_2薄膜气敏元件初探

本文介绍用等离子体激活化学气相淀积(RPCVD)方法在平板陶瓷基片上淀积纯SnO_2,得到稳定性好,工作温度低及灵敏度高的薄膜气敏元件。研究了该元件对H_2、C_2H_5OH,LPG 及CO 等气体的气敏效应,以及元件的稳定性和湿敏特性。提出了采用分子筛选膜的多层结构来改善选择性的设想。与烧结型元件相比,肯定了薄膜型元件是一种很有希望的气敏元件。     

烧结工艺对SnO_2棒状晶湿敏陶瓷电容特性影响研究

通过共沉淀法制备出SnO_2棒状晶湿敏陶瓷,考察了烧结工艺对材料微结构和湿敏电容性能的影响,包括烧结温度和保温时间对湿度电容的影响。实验结果表明,烧结工艺对材料的微结构和湿敏电容都具有较大影响。适当的烧结温度和保温时间可使材料具有棒状晶粒的微结构和较好的湿敏电容。电容频率特性分析表明,试样的电容在低频范围随烧结温度的升高和保温时间的延长先减小后增大,但高频范围几乎不随烧结温度变化。     

Zn_2SnO_4气敏材料的共沉淀法制备及其氧化物掺杂改性

新型复合材料Zn_2SnO_4具有良好的气敏性,文献鲜有报道Zn_2SnO_4材料的制备以及氧化物掺杂改性;因此采用液相共沉淀法制备了Zn_2SnO_4粉体材料,利用X射线衍射仪(XRD)对合成的材料的结构进行了表征;通过固相反应制备了MnO_2,Li_2O掺杂的Zn_2SnO_4粉体,对旁热式气敏元件的性能进行了测试.实验发现Zn_2SnO_4是一种性能优良的酒敏材料,氧化物掺杂剂MnO_2和Li_2O的加入明显提高了材料对乙醇气体的灵敏度和选择性,质量百分含量为0.5%的Li_2O的掺杂量可以使元件对于体积分数为50×10-6的乙醇气体灵敏度达到150.     

城市危险品气体辨识技术的研究

城市危险品气体检测对于城市安全至关重要。利用SnO_2,In_2O_3,SnO_2/NiO,SnO_2/In_2O_3,SnO_2/Pa,SnO_2/Sb 6种旁热式气敏元件组成的气体传感器阵列,分别采用BP神经网络、支持向量机(SVM)和极限学习机(ELM)3种气体辨识方法实现对城市危险气体中常见的3种气体(NH_3,HCOH,C_7H_8)进行定性的识别。测试结果表明:基于SVM与ELM的气体辨识技术对于含有低浓度甲醛的混合气体定性识别率达100%,且在收敛速度、泛化性能等方面较BP神经网络有明显提高。     

SnO_2/TAPP复合薄膜光波导传感器的气敏性研究

硫化氢(H_2S)是工业废气的主要成分之一,在空气中痕量H_2S气体都会对人体健康造成严重危害,因此,有效地检测H_2S气体至关重要。利用旋转甩涂法分别将SnO_2粉末和5、10、15、20-(四-4-氨基苯基)卟啉(TAPP)固定在K~+离子交换光波导元件表面,制备了SnO_2/TAPP复合薄膜光波导(OWG)气体传感器(SnO_2/TAPP-OWG),在室温下对H_2S气体进行了检测,并考察了旋转速度和TAPP溶液浓度对SnO_2/TAPP-OWG传感器气敏性的影响。实验结果表明,当旋转速度为1 100 r/min并TAPP溶液百分质量浓度为0.42%时,SnO_2/TAPP-OWG传感器对H_2S的响应最佳,并能够检测1×10~(-11)(V/V_0)的H_2S气体。当SnO_2/TAPP-OWG暴露于1×10~(-9)(V/V_0)的H_2S气体时,响应时间和恢复时间分别为2.7和50 s,具有良好的重复性,并且相对标准偏差(RSD)值为3.00%。     

氧化锡气体传感器及其应用

SnO_2气体传感器是众多半导体气体传感器中的一种,随其制造工艺的不同,可用来检测甲烷、一氧化碳等各种气体。SnO_2气体传感器灵敏度高,使用电路简单,使用寿命长。本文从工作原理、结构及制造工艺、工作特性、应用和电路几方面对其进行了介绍。     

SnO2基薄膜气体传感器制作与敏感性测试

在现有的粉末烧结型SnO2基气体传感器基础上研制了薄膜型SnO2基气体传感器,以抛光的耐热石英玻璃为基片,真空磁控溅射50-70nm厚度的SnO2薄膜,在SnO2薄膜上分别溅射不连续的ZnO、Al2O3、CeO2、InO2等薄膜,传感器背面溅射30μm的Ni80Cr20阻合金作为传感器加热电阻,用薄膜热电偶测量传感器工作温度。测试了不同的复合膜对传感器灵敏度和选择性的影响,并对传感器的吸附与解吸速度进行了测试,薄膜传感器达到相同灵敏度所需的工作温度比粉末烧结型传感器下降100—150℃,吸附解吸速度比粉末烧结型快。     

多层膜气体传感器研制与特性试验

针对粉末烧结型SnO2:基气体传感器功耗大、交叉敏感、工作温度高的问题,研制了多层复合薄膜型气体传感器,以抛光的耐热石英玻璃为基片,真空磁控溅射50～70 am厚度的SnO2薄膜,在SnO2薄膜上分别溅射不连续的ZnO、AI2O3、InO等薄膜,传感器背面溅射30 μm的Ni80Cr20电阻合金作为传感器加热电阻,用薄膜热电偶测量传感器工作温度.测试了不同的复合膜对传感器灵敏度和选择性的影响,并对传感器的吸附与解吸速度进行了测试,薄膜传感器达到相同灵敏度所需的工作温度比粉末烧结型传感器下降100～150℃,吸附解吸速度比粉末烧结型快.     

日本松下公司制成新型气体敏感元件

日本松下电气公司已经制成一种新型高灵敏气体敏感元件,它不仅对丙烷、丁烷和氢气敏感,而且对于过去普通气敏元件来探测都很困难的甲烷也敏感。因此,它适用于包括天然甲烷气体在内的各种类型的城市的气体的探测。这种新型的陶瓷半导体气敏元件采用烧结铁复合氧化物(α-型氧化铁:α-Fe_2O_3)作为敏感元件,从而不再需要贵金属催化剂)。松下新型高性能和高可靠性的气体敏感元件可望在漏气报警装置和防止漏气爆炸用的自动气体阀门装置中找到更广泛的应用。普通气敏元件现有两种型式:①“半导体型”气敏元件可通过探测诸如氧化锡(SnO_2)和氧化锌(ZnO)等半导体材料中电阻突然降低来感知易燃气体。当这些材料     

金属掺杂SnO2基H2/C2H2气体传感阵列及检测特性

H_2和C_2H_2是电力变压器的主要故障特征气体,其浓度组分可有效反映油纸绝缘放电故障类型。提出一种基于金属掺杂SnO_2基气体传感阵列的H_2/C_2H_2检测方法。该方法中的气体传感阵列由纯SnO_2及Au、Cu、Pd金属掺杂SnO_2等四种传感元件组成,基于温度调制技术分别采集气体传感阵列在3种工作温度下对单一和混合气体的稳态响应结果,采用多输出支持向量回归(M-SVR)算法定量估计待测气体浓度。结果表明,金属掺杂可有效改善SnO_2基气体传感元件对H2和C2H2的气敏特性;对待测气体中H_2和C_2H_2浓度的定量估计与真实浓度的平方相关系数分别为0. 974 5和0. 961 4,为电力变压器油中溶解H_2/C_2H_2故障特征气体的检测提供了一种新思路。     

烧结制度对稀土掺杂TiO2光催化抗菌材料抗菌性能的影响

采用溶胶-凝胶法并结合旋转涂膜法制备了稀土掺杂（Ce、Pr、Gd、Dy、Y、Eu）薄膜型光催化抗菌材料，利用TG—DSC综合热分析仪研究了烧结方式、烧结温度以及烧结时间等烧结制度对稀土掺杂TiO2光催化抗菌材料抗菌性能的影响。结果表明，各因素对材料的光催化抗菌性能均存在一最佳值，稀土元素掺杂对TiO2的晶型结构产生了一定的影响；薄膜中除Ce掺杂TiO2薄膜含有极少量金红石型TiO2外，其余全部由单一锐钛矿型TiO2构成，相比稀土掺杂TiO2薄膜对大肠杆菌的杀菌率可达93．38％，较纯TiO2（杀菌率为37．14％）杀菌效果提高了60．23％。该材料经反复使用仍具有很高的杀菌率和稳定性，极具实用价值和应用前景。     

DLP光固化3D打印精密铸造陶瓷型壳的研究

从利用3D打印技术直接制备精密铸造陶瓷型壳的角度出发,采用自制的DLP光固化3D打印设备,研究了每层曝光时间和层厚2个打印参数对陶瓷打印件尺寸精度的影响,测量分析了打印件脱脂烧结后的收缩情况,用扫描电镜观察分析了烧结件断口微观形貌,研究了型壳摆放方式、打印件支撑设计对脱脂与烧结后型壳质量的影响。结果表明,针对本自制设备以及所用的陶瓷浆料,合适的每层曝光时间为30～35 s,层厚为0.1～0.2 mm。烧结件各方向的尺寸收缩率均为15%左右,得到的陶瓷件具有一定的气孔。打印型壳采用封闭式面支撑、型壳素坯脱脂与烧结时采用立放的方式,烧结型壳质量较好。     

厚膜CO气体传感器

利用憎水性的硅石做为粘结剂,用厚膜工艺制造了以SnO_2为基本材料的气体传感器。这种工艺生产率高,传感器受湿度影响小,机械强度大。掺有ThO_2(二氧化钍)的SnO_2厚膜传感器呈现出对从H_2气中分离出来的CO气体有很高的探测能力;也就是说,在浓度为50ppm的H_2和CO中,对CO的灵敏度比对H_2的高42倍,同时灵敏度几乎与湿度无关。     

激光选区烧结及其在精密制造业中的应用

研究了快速、精确制造金属模具的方法,提出利用激光选区烧结(SLS)技术来快速制造高精度陶瓷型精密铸造用母模.首先,采用正交试验法研究了激光选区烧结工艺参数对制件精度的影响,确定了最佳激光烧结工艺.在此基础上利用浸水起模法替代传统的起模喷烧工艺对陶瓷型精密铸造工艺进行改进.结果表明,选定激光烧结工艺参数为激光功率25 W,扫描速度2.0 m/s,扫描间距0.19 mm,分层厚度0.25 mm时,试样尺寸收缩率最低可达2％.采用陶瓷型浸水起模法起模容易,起模后陶瓷型表面光洁,在200℃焙烧温度下抗弯强度较高,为0.361 MPa.这些结果表明,利用SLS技术能够快速、准确地制造出陶瓷型精密铸造所需母模.     

陶瓷敏感元件的发展趋势

敏感元件不仅在工业设备中得到了应用,而且在消费品中也得到了应用。在实际应用中,敏感元件所需要的条件越来越严苛,而且必须进一步降低成本。在本文中主要讨论陶瓷气敏元件和湿敏元件。一、气敏元件气敏元件是直接以电信号输出的敏感元件,可粗分为半导体型和接触燃烧型,很适于探测气体漏泄。半导体型敏感元件按下列方式进行工作。由加热器加热到高温的半导体(通常为 SnO_2、Fe_2O_3和ZnO 等 n 型氧化物半导体)与可燃气体接触时,其     

一维纳米金属氧化物半导体材料气、湿敏特性的研究

分别采用水热和静电纺丝法制备出一维ZnO、TiO_2、SnO_2纳米材料,并对其气、湿敏特性进行了研究.结果表明一维纳米材料具有非常快的响应恢复速度:水热法制备的花状ZnO纳米棒束由11%RH到95%RH的响应时间约为5 s,恢复时间约为10 s;静电纺丝法制备的掺杂KCl的TiO_2纳米纤维由11%RH到95%RH的响应时间为3 s,恢复时间约为4 s;静电纺丝法制备的SnO_2纳米纤维对50 ppm(1 ppm=10-6)甲苯气体的响应时间仅为1 s,恢复时间约为5 s.     

弥散粒子对铜粉烧结抑制作用的探讨

本文以Cu-0.86V%Al_2O_3球形粉、相对密度92%的压块进行烧结试验,研究了氧化铝粒子对烧结过程的抑制作用。并对烧结机理、烧结温度和时间的影响进行了讨论。认为弥散铜粉压块不能通过简单烧结达到完全致密化。