氧化锌的合成、结构表征与气敏性能研究

以锌粉为原料,采用燃烧法合成六方晶系氧化锌。采用X射线衍射仪对ZnO样品进行了结构表征。对样品的气敏元件进行了在甲醇、乙醇、丙酮气体中的气敏性能测试,该类元件属于金属氧化物半导体气敏元件。对浓度范围为5～200 mg/kg的甲醇、乙醇、丙酮气体测试表明,所有气敏元件在相同工作电压下对乙醇的灵敏度大于其他气体。该气敏元件对甲醇、乙醇、丙酮气体具有较好的气敏性能,并且具有很短的响应时间。     

超敏感的ZnO镀覆传感器在室温下对甲醛的影响

在本工作中,用介孔结构的甲醛传感器在室温下检测了甲醛(十亿分之几)浓度。通过X-射线衍射(XRD)、Brunauer Emmett Teller(BET)和扫描电子显微镜(SEM)检测介孔氧化锌的形态和结构。测试了甲醛、甲醇、乙醇、丙酮和丙酮的传感特性。气体传感研究表明,介孔氧化锌在室温下对浓度为0.037 mg/m~3的甲醛具有极好的敏感性。因此,介孔氧化锌在甲醛传感器领域有着广阔的应用前景。     

氧化锌纳米阵列制备及气敏性能研究

为了研究氧化锌纳米线传感器的气敏性能,通过磁控溅射法和水热合成法制备了贵金属Pd掺杂的氧化锌纳米阵列,对制备所得的样品结构和样貌进行了分析,着重研究了掺杂对氧化锌纳米阵列气体传感器的气敏性能的影响,得到贵金属的掺杂能够提高对气体的响应度,并在一定程度上提高气体的灵敏性能。最后,分析了样品的气体传感机理。研究结果表明:在最佳温度下,金属Pd掺杂能够对原件的气敏性能进行改善。     

二氧化锡纳米管的制备及气敏与发光性能研究

二氧化锡制备的气体传感器因其具有灵敏度高、寿命长、稳定性好、成本低等优点,已获得了广泛的应用。本论文以二水二氯化锡,六水硝酸铕等为原料,通过静电纺丝的方法制备了二氧化锡纳米管并用多种测试手段对样品进行了表征,最后将样品制成气敏元件,在不同测试条件下考察材料对不同气体的气敏特性,结果表明,Eu~(3+)的掺杂能够显著提高二氧化锡纳米管对丙酮气体的敏感能力,并且在紫外灯照射下,观察到了铕离子的发光特性。     

水热法合成花球状Co掺杂SnO_2纳米材料及其气敏性能

采用水热法合成花球状Co掺杂SnO_2纳米材料。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及附带能谱分析(EDS)对所得样品的物相、形貌及元素成分进行表征,并将其制成气敏元件,进行气敏性能测试。结果发现,在工作温度350℃时,元件对丙酮气体具有较好的响应敏感性,对丙酮气体的灵敏度与丙酮气体浓度呈线性关系,响应和恢复时间分别为10 s和110 s。此外,对可能的气敏机理进行探讨。     

水热法合成花球状Co掺杂SnO_2纳米材料及其气敏性能

采用水热法合成花球状Co掺杂SnO_2纳米材料。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及附带能谱分析(EDS)对所得样品的物相、形貌及元素成分进行表征,并将其制成气敏元件,进行气敏性能测试。结果发现,在工作温度350℃时,元件对丙酮气体具有较好的响应敏感性,对丙酮气体的灵敏度与丙酮气体浓度呈线性关系,响应和恢复时间分别为10 s和110 s。此外,对可能的气敏机理进行探讨。     

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.     

碳纳米管掺杂纳米ZnO气敏元件敏感特性

采用溶胶–凝胶法合成纳米ZnO,以碳纳米管(carbonnanotube,CNT)为掺杂剂制备CNT–ZnO旁热式气敏元件样品。用X射线衍射和透射电镜分析了ZnO的结构,用扫描电镜观察CNT–ZnO气敏元件样品表面的显微形貌,研究了CNT–ZnO元件对甲醛和丙酮等气体的气敏性能。结果表明:CNT存在于平均粒径为20～30nm的ZnO晶粒间,增加了CNT–ZnO材料的气孔率。CNT–ZnO气敏元件对丙酮的灵敏度高于纯ZnO元件,掺0.6%(质量分数)CNT的ZnO气敏元件(0.6%CNT–ZnO)气敏元件对质量分数为40×10–6甲醛有最高灵敏度(15.11)。而且具有能检测低浓度甲醛气体、选择性好,响应速度快(响应时间约为15s)的优点。     

Cu_2O@CuO-Pd核壳结构微纳米材料的制备与葡萄糖传感器应用研究

通过液相法首先制备得到Cu_2O八面体前驱体,再通过添加Pd离子在液相条件下反应进行表面改性。研究了在不同Pd离子添加浓度情况下对表面形貌的影响,通过SEM及XRD检测分析,制备出棘刺状Cu_2O@CuO-Pd核壳结构微纳米材料,并对其应用在葡萄糖传感器的电化学性能进行测试。结果表明,添加Pd粒子后样品均得到了较好的表面改性,在Pd离子添加量为2.5 wt%的条件下,得到单分散性好,比表面积发达的Cu_2O@CuO-Pd核壳结构微纳米材料,检测表明在葡萄糖传感器应用中,灵敏度达545.83μA·cm~(-2)·m M~(-1),线性范围为0.01~6.50 mM,检出限为3μM,并具备很好的抗干扰性。     

EuFeO_3纳米材料的制备及其气敏特性研究

以Eu_2O_3和Fe(OH)_3为反应前驱体,以NaCl为介质,采用固相反应法合成了稀土复合氧化物EuFeO_3纳米粉体。分别用XRD和TEM对粉体的物相和形貌进行了表征,并测试了其气敏性能。结果表明:反应物料于1000℃煅烧4 h可获得纯相EuFeO_3纳米粒子;在工作温度320℃时,以该纯相纳米EuFeO_3材料为基的元件对丙酮的响应强且选择性好,其灵敏度与丙酮气体的浓度的对数之间有良好的线性关系,元件对浓度为50 ppm(10~(-6))丙酮气体的灵敏度达26.2,响应-恢复时间为14 s和23 s。     

Al_2O_3掺杂ZnO基高选择性丙酮气体传感器

采用溶胶-凝胶法,制得Al_2O_3掺杂质量分数分别为0、2.96%、4.96%、6.96%的纳米Al_2O_3-ZnO粉体,样品经700℃退火后对其物相及表面形貌进行表征,测试了不同Al_2O_3掺杂量Al_2O_3-ZnO样品的气敏特性,研究了结晶粒径、掺杂浓度、工作温度等对元件气敏特性的影响;通过对元件进行控温控湿老化实验,研究了老化温度、相对湿度对元件稳定性的影响;并根据气体吸附、脱附模型与半导体能带理论,对气敏机理进行了进一步的讨论。结果表明:Al_2O_3-ZnO对丙酮表现出良好的选择性和稳定性,掺杂为4.96%Al_2O_3的Al_2O_3-ZnO,经700℃退火后,在64℃下,对含量为100×10~(-6)(体积分数)的丙酮的灵敏度为29.24,响应时间和恢复时间均为2 s;丙酮含量低至10×10~(-6)时,灵敏度为3.23,响应时间和恢复时间分别为4 s和7 s。     

花状ZnO的制备及其乙醇气敏性能研究

采用回流法合成了花状氧化锌,利用X射线衍射和透射电子显微镜对产物的物相和形貌进行了表征。采用静态配气法测试了氧化锌气敏元件的气敏性能。结果表明,氧化锌为六方纤锌矿结构,由纳米棒自组装而成花状。元件在300℃时对300×10~(-6)的乙醇的灵敏度为40.5,响应时间和恢复时间分别为20s和7s。     

基于Fe@ZnO纳米材料的高灵敏度乙醇传感器

采用化学还原法和溶胶凝胶法制备具有核壳结构的Fe@ZnO纳米材料,通过X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对Fe@ZnO纳米颗粒的形态、结构等进行表征,用此核壳结构的乙醇传感器在室温下检测乙醇,研究该纳米材料对乙醇的传感特性。Fe@ZnO是一种很有前途的、可用于检测室温下低浓度的乙醇气体的传感器,该传感器性能稳定、反应灵敏。对Fe@ZnO纳米颗粒的乙醇传感特性的系统研究有助于开发检测乙醇气体的传感器。     

石墨相四氮化三碳/氧化锌复合材料的制备及其气敏性能

采用水热法制备了一系列石墨相四氮化三碳-氧化锌(g-C3N4-ZnO)复合材料,并使用X射线衍射、高分辨透射电子显微镜、Fourier变换红外光谱和X射线光电子能谱对复合材料进行了表征,研究了g-C3N4-ZnO复合材料的气敏性能。结果表明:加入9%(质量分数,下同)g-C3N4所制备的g-C3N4-ZnO复合材料在300℃对乙酸具有较好的气敏选择性和较高的气敏灵敏度,对10-3乙酸气体灵敏度达到260.4,响应和恢复时间分别为6 s和5 s,对10-6乙酸气体灵敏度可达到1.8。     

基于自动控制的化工有害气体传感器优化研究

采用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿铁氧体(YbFeO₃)。通过使用YbFeO₃作为传感电极，在900℃的烧结温度下制备自动化控制的电位丙酮传感器。并在350～500℃下测试了不同质量分数丙酮的响应信号。结果表明：随着化工厂工作温度从350℃升到500℃,响应和恢复率加快。在400℃的最佳工作温度下，浓度为4 mol/L的丙酮响应和恢复时间分别显著缩短至27 s和33 s。响应值与丙酮含量对数之间的线性关系证实了所制备的自动化控制传感器的混合电位机制。附有YbFeO₃的自动化传感器具有良好的丙酮选择性，对C₃H₈和CO₂的交叉敏感性小，并且还表现出良好的重现性和长期稳定性，表明使用YbFeO₃制备的自动化传感器具有丙酮泄漏预警的能力。     

AlGaN/GaNHEMT氢气传感器室温下响应特性的研究

制作了基于AlGaN/GaN HEMT结构的微型氢气传感器。本文研究了室温条件下栅压与传感器氢气响应特性的关系。研究结果表明随着外加栅压(-2.5 V至0.5 V)的增大,传感器对氢气响应的灵敏度减小,最大灵敏度在阈值电压V_G=-2.5 V处,传感器对25 ppm氢气响应的灵敏度为87.1%,响应时间为15 s。当V_G=-2.5 V,V_(DS)=6 V时,传感器对氢气响应的灵敏度随浓度的升高而增大,且呈对数关系。研究表明Pt/AlGaN/GaN HEMT结构的氢气传感器可应用于室温氢气检测,具有极高的应用潜力。     

SnO_2传感器表面微结构的调控及其气敏性能研究

利用水热合成法,以无水四氯化锡(SnO_2·5H_2O)、和NaOH为原料,在乙二胺溶液中通过改变生长液浓度来控制SnO_2的生长,合成了3个不同溶液浓度的SnO_2样品。通过XRD、SEM对其结构和形貌进行了表征。研究了不同制备条件对SnO_2的影响,结果表明低浓度的生长液得到的SnO_2晶粒尺寸小、比表面积大、活性较高。系统测试了所得SnO_2样品对乙醇、丙酮、苯等气体的气敏特性,结果显示,低浓度生长溶液合成的SnO_2纳米材料具有较好的气敏性能,在110m A的最佳工作电流下对50mg/kg的乙醇气体具有较高灵敏度、良好的重复性和选择性,因此本实验合成的纳米SnO_2材料在乙醇气体检测领域具有一定的应用前景。     

石墨相四氮化三碳/氧化锌复合材料的制备及其气敏性能EI北大核心CSCD

采用水热法制备了一系列石墨相四氮化三碳-氧化锌(g-C3N4-ZnO)复合材料,并使用X射线衍射、高分辨透射电子显微镜、Fourier变换红外光谱和X射线光电子能谱对复合材料进行了表征,研究了g-C3N4-ZnO复合材料的气敏性能。结果表明:加入9%(质量分数,下同)g-C3N4所制备的g-C3N4-ZnO复合材料在300℃对乙酸具有较好的气敏选择性和较高的气敏灵敏度,对10^–3乙酸气体灵敏度达到260.4,响应和恢复时间分别为6 s和5 s,对10^–6乙酸气体灵敏度可达到1.8。     

片状花形ZnO制备及其对三甲胺的气敏性能

采用低温水热法制备了ZnO材料,通过X射线衍射仪和扫描电镜分别对其结构和形貌进行了表征,并采用气敏测试仪对所制ZnO材料对三甲胺的气敏性进行了测试. 结果表明,所得的ZnO材料具有六方纤锌矿结构,呈片状花形. 此材料在340℃,对体积分数为1.00′10?4三甲胺气体的灵敏度可达到63.72. 随着三甲胺浓度的增加,灵敏度呈现线性增加的趋势. 响应时间和恢复时间分别为4 s和21 s. 此外,该样品具有呈现良好的选择性、重复性和长期稳定性.     

水热法制备钐掺杂氧化锌及其对二甲胺气敏性能

采用水热法在不加任何助剂的情况下制备了六方纤锌矿ZnO及掺杂钐的ZnO (ZnO:Sm)粉体材料. 气敏测试结果显示,ZnO:Sm材料对二甲胺具有较高的灵敏度,随着二甲胺浓度增加,灵敏度呈现线性增加,当二甲胺气体的浓度为1.00′10-4时该气体传感器的检测灵敏度可达到63.97. 在三甲胺气氛中,ZnO:Sm对二甲胺具有优异的选择性,对二甲胺的响应时间为6 s,恢复时间为19 s.