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.     

粉末WO3烧结体气敏特性的研究

我们根据文献[1,2]制作了以WO_3为基础的用于检测H_2,H_2S,C_ 2H_2和NH_4的烧结气敏材料,并对其气敏特性作了研究.1 实验条件实验中使用分析纯的WO_3粉未,主晶为单斜和三斜晶体结构,晶粒在22～26nm之间,选取粒度一般在0.5～3μm之间的WO_3作为基料,以4%wt的瓷土作粘合剂,烧结制成旁热     

中国微米纳米 花状Au-SnO2复合材料的制备及其对甲醛气敏性能的研究

利用水热法合成了花状SnO2微米材料,并以它作为基体,对其进行Au纳米颗粒修饰,得到了花状Au-SnO2复合材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)分析等表征手段对所制备的Au-SnO2复合材料进行了表征分析,结果表明,这种花状结构的材料是由厚度为30 nm～60 nm的SnO2纳米片自组装而成,其尺寸为1 μm～2 μm.同时,我们用花状SnO2和Au修饰的花状SnO2复合材料对1×10-6～500×10-6的甲醛进行了气敏性能测试.结果表明,通过Au修饰,花状SnO2对甲醛的气敏性能有了极大的提高.当甲醛浓度为200×10-6时,其灵敏度(Ra/Rg)约为120,是花状SnO2敏感材料的8倍,表现出很高的响应.另外,由Au修饰的花状SnO2复合材料制成的敏感元件对甲醛表现出良好的选择性.这可能归因于Au纳米颗粒高效的催化活性促进了甲醛气体的扩散和O2的吸附,从而使其表现出更加优异的气敏性能.     

Zn2+掺杂WO3基气敏材料的制备及气敏性能研究

通过加热分解钨酸制备的WO3与Zn(NO3)2溶液超声分散,制备出了掺杂Zn2 的WO3基气敏材料。研究了Zn2 掺杂对WO3气敏材料性能的影响。结果发现,Zn2 掺杂WO3基传感器对H2S有较好的气敏性能,在常温下对极低浓度(5×10-6)H2S也有很高的灵敏度(56),适量掺杂可以提高其灵敏度,Zn2 掺杂n_Zn~(2 )/n_W=2%的WO3基传感器的灵敏度最大,对50×10-6H2S在200℃灵敏度可达1800。通过X-射线衍射仪(XRD),比表面测定仪(BET)对材料进行了表征,比表面积范围介于2.5～3.5m2/g之间。结合有关理论,对元件气敏现象及机理进行了解释。     

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。     

直流反应磁控溅射WO3薄膜气敏特性研究

用直流反应磁控溅射法制成纳米结构的WO3薄膜气敏传感器,通过XRD,SEM和XPS对该薄膜的晶体结构和化学成分进行分析,研究了不同基片上制备的WO3薄膜的氨敏特性与薄膜厚度、退火温度的关系.实验得到的薄膜粒径大小约30-50 nm,结果表明:在未抛光的三氧化二铝基片上沉积厚度为40 nm的WO3薄膜,经过400℃退火,在体积分数为5×10-5 NH3中的灵敏度达到300,而且气体选择性好,响应-恢复时间短,可以作为理想的氨敏元件.     

激光烧结纳米ZnO 气敏传感器制备及其气敏特性研究

以激光-感应复合加热法制备的纳米ZnO为原料，用激光烧结法制成的气敏传感元件，对乙醇、丙酮等五种挥发性有机化合物的敏感性进行了测定，同时又对所制成的传感元件作了SEM分析。实验表明，采用激光烧结的纳米ZnO较之电炉烧结的敏感度高，孔洞细小、孔隙率增多；且随着激光加工功率的提高，达到最大敏感度的温度却有所降低。     

气相法WO3纳米粉体的H2S气敏性能研究

采用气相反应法,以纯钨丝为原料,制备了WO3粉末,又以此WO3粉末为基材,掺用溶胶-凝胶制成的TiO2,制作了H2S气敏传感元件.在性能测试中发现,该元件对浓度为10×10-6H2S的灵敏,有较高的灵敏度和较好的响应-恢复特性.文中从材料的微观结构入手,对材料的敏感机理作了分析.     

氧化铟纳米材料的水热合成、结构表征及其气敏性能研究

通过水热法制备了立方结构纳米In2O3的前驱体In(OH)3,研究了煅烧温度对颗粒尺寸和分散性的影响.前躯体In(OH)3和In2O3的结构、形貌以及组成分别由XRD、TEM、TPD、TG-DSC和XPS表征.结果表明,600℃煅烧可以得到50-80nm立方形的纳米In2O3,颗粒大小均匀、分散性好.随着煅烧温度的升高,纳米In2O3的平均粒径逐渐增大,分散性能下降;XPS元素分析表明,由于吸附氧的存在,合成的纳米In2O3与化学计量比存在偏差;氧化铟表面存在着四种类型的O,和In2O3对氧气的程序控温脱附结果一致.用静态配气法测试了元件的气敏性能,结果表明煅烧温度为600℃时气敏性能最好;通过和化学沉淀法制备的样品进行对比,发现水热法合成的样品具有更好的灵敏度和选择性.     

热氧化纳米Zn制备ZnO厚膜及其气敏特性的研究

以激光-感应复合加热法制备的纳米Zn为气敏基料,以蒸馏水为粘结剂,用空气电阻炉在600℃氧化烧结2 h,在Al2O3陶瓷管上制备了旁热式厚膜气敏元件.然后进行了XRD检测和SEM电镜观察,以静态配汽法作气敏性能的测试.结果表明:ZnO形成了由纳米棒、纳米薄片组成的带空隙的厚膜,其颗粒形貌和膜结构能够承受气敏性能测试的温度冲击而保持稳定,对VOCs具有较好的气体敏感性.     

PdO纳米材料制备及室温甲醛气敏特性研究

采用水热合成的方法,以氯化钯(PdCl2)为原料,十二烷基三甲基溴化铵(CTAB)为分散剂,制备得到了四方结构的PdO材料,并利用X-射线衍射(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)对得到的PdO颗粒进行了表征与分析.将制得的PdO材料制成传感器,在静态配气系统中测得了PdO材料对挥发性有机化合物(VOC)气体甲醛的敏感特性.结果表明,该PdO材料能够在室温(25℃)下对甲醛有很好的响应特性,对10×10-6甲醛响应达到3.90,测试浓度为0.1×10-6时,响应可达到1.84.     

直流反应磁控溅射法制备WO_3薄膜及其氢敏特性研究

采用直流反应磁控溅射法,在未抛光的A l2O3基片上制备WO3薄膜,在干燥空气中经过热处理;利用SEM观察薄膜表面形貌;通过XRD测量,对薄膜的晶体结构进行分析;薄膜氢敏特性测试采用静态配气法。经过400℃热处理,当工作温度在270℃时,对体积分数为3×10-4氢气的灵敏度达到了77,稳定性较高,选择性好,响应时间很快,在15 s以内,是一种较理想的氢敏材料。     

反性气敏元件对结构的气体传感器

介绍一种反由反性气敏元件对构成的气体传感器。它具有，既能提高灵敏度和选择性，又可平抑温、湿波动引起干扰的能力。     

Ni掺杂SnO2花状微结构的制备及其气敏特性研究

采用水热法合成了纯SnO2和4 mol%Ni掺杂SnO2花状微结构.利用X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱分析仪(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)对其晶相、成分进行了表征,对制备的纯的和Ni掺杂SnO2传感器性能进行了测试.实验结果表明:Ni掺杂可以显著改善SnO2微结构的气敏特性.在最佳工作温度(280℃)条件下,4 mol%Ni掺杂SnO2传感器对100×10-6甲醇的响应可达到13.0,其响应是纯SnO2气体传感器的2.4倍.同时,其具有快速的响应/恢复时间(6 s/5 s),较低的检测极限(1×10-6),以及对甲醇的良好选择性.最后,对Ni掺杂SnO2气体传感器的气敏机理进行了分析讨论.     

WO3纳米材料的NO2气敏特性

通过固相掺杂法制得一系列不同掺杂量的WO3纳米粉体，利用X射线衍射仪，透射电镜等测试手段分析了材料的微观结构，测试了元件的气敏,分现，适量掺杂SiO2有利于提高WO3纳米材料对NO2气体的灵敏度，其中掺杂量为3％（质量分数）的烧结型气敏元件在120℃下对NO2有较高的灵敏度的选择性，是一种工作温度较低气敏性能很好的NO2气敏元件。     

氧化锌气体传感器的制备及甲烷检测特性研究

甲烷(CH4)是电力变压器油纸绝缘中溶解的主要故障特征气体,能有效反映运行变压器油纸绝缘故障.气体传感检测是油中气体在线监测、分析的关键.基于水热法,制备了氧化锌(ZnO)纳米片和纳米球气敏材料及传感元件,基于实验室搭建的微量气体检测平台测试了其对CH4的检测特性.研究表明:基于ZnO纳米片制作的气体传感器比纳米球传感器对CH4表现出更好的气敏性能,对50μL/L CH4的最佳工作温度降低了约60℃,同时对低浓度(1μL/L～20μL/L)CH4表现出较高的线性度和长期稳定性.本研究对研制高性能的ZnO基CH4气体传感器奠定了基础.     

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.     

Zn2SnO4 气敏材料的水热合成及其掺杂改性

采用分析纯的ZnAc2·2H2O 和SnCl4·5H2O作为起始原料,控制适当的pH值和离子浓度,在200 ℃温度条件下水热法反应24 h得到Zn2SnO4微粉;通过浸渍法制备了Pd、Au、La掺杂的Zn2SnO4粉体;利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)对合成材料的结构、尺寸和形态进行了表征;采用静态配气法测试了材料的气敏性能.结果表明:在200℃水热条件下可直接合成Zn2SnO4,所得材料是比较规整的立方晶型,粒径大约为200 nm,纯Zn2SnO4对H2S、乙醇蒸气、乙醇汽油等有机蒸气具有较好的灵敏度,通过金属离子掺杂能明显提高材料对乙醇蒸气、乙醇汽油等气体的灵敏度和选择性.     

WO3基臭氧敏感元件的研制

在三氧化钨粉体材料中加入金属氧化物,以恒温600℃烧结1小时制成傍热式厚膜O3气体敏感元件.采用静态电压测量法,研究了加入一定质量分数的Nb2O5、Fe2O3、Co3O4、TiO2、Sb2O3后元件的加热电压与电导率、元件灵敏度、60 s后回复几率的关系,讨论了掺杂成分和杂质的质量分数对材料的气敏性能和环境适应能力的影响.实验结果显示:2%TiO2- 3% Nb2O5-WO3元件能开发成理想的O3敏感元件.