化学沉淀法制备纳米α-Fe2O3及其气敏性能研究

以Fe(NO3)3.9H2O和Na2CO3为起始物,采用化学沉淀法制备了纳米级α-Fe2O3粉体材料.采用XRD、TG-DTA和TEM等技术对产物的晶型、晶粒大小及形貌进行了表征.结果表明,沉淀法所制备的α-Fe2O3粉体材料为分散均匀的球形颗粒,平均粒径大小约40 nm.气敏性能测试结果表明该材料具有可观的气敏性能,对H2S气体表现出较高的灵敏度及良好的选择性,且对乙醇气体的灵敏度明显高于市售样品.在对所制备的α-Fe2O3纳米材料的结构及气敏性能进行系统研究的基础上,初步讨论了其对还原性气体的敏感机理.     

氧化钛锡复合纳米粉的制备及其气敏性

TiO2和SnO2都是n型半导体,广泛应用于检测H2、CO、醇类等气体的气敏传感器的研究中.本文以钛酸丁脂Ti(OC4H9)4和结晶四氯化锡SnCl4.5H2O为原料,采用共沉淀法,制备出氧化钛、氧化锡复合纳米粉.通过XRD、AFM对制备的复合材料进行了表征.以二氧化锡和二氧化钛摩尔比分别为2∶1;4∶1;6∶1;8∶1;10∶1的5种复合纳米粉体为基体材料,制成旁热式气敏传感器;采用静态配气法测试了各元件对乙醇气体的气敏性能;对元件的灵敏度、响应及恢复特性进行了研究;并分析了乙醇浓度、加热温度等对气敏元件气敏性能的影响.结果表明,复合材料由纳米晶粒组成,复合材料中TiO2含量低于12.5%时,钛离子取代锡离子形成固溶体,其气敏性能较高;TiO2含量大于12.5%,TiO2独立形核,形成两相复合纳米粉.复合材料对乙醇的灵敏度随浓度的增加而增大,呈现出比较好的线性关系.在273℃,乙醇体积分数为400×10-6时,n(SnO2)∶n(TiO2)=10∶1的复合粉体制备的气敏元件的灵敏度高达130.7;并且元件具有良好的响应及恢复特性.     

p-n型CuO/α-Fe_2O_3复合半导体材料的制备与气敏性能研究

采用化学沉淀法制备了纯态CuO和α-Fe_2O_3颗粒,并采用沉积-沉淀法将p型半导体CuO负载到n型半导体α-Fe_2O_3表面,制备了p-n型复合半导体氧化物气体敏感材料CuO/α-Fe_2O_3.对所合成的材料进行了XRD、SEM、TEM和XPS表征.结果显示:负载量较低时,CuO高分散在α-Fe_2O_3载体表面,当负载量达到30%时,形成了新的CuFe_2O_4晶相;所合成的样品由粒径大小约10 nm的纳米颗粒组成.气敏性能测试结果显示:该材料在100℃的较低温度下,对CO的灵敏度相对纯α-Fe_2O_3提高了几十倍.     

三氧化二铁六角晶体的制备及其气敏性应用

通过化学气相沉积法(CVD)制备了三氧化二铁(α-Fe_2O_3)六角晶体,后对制得的α-Fe_2O_3进行了系列表征,对反应机理进行了分析。同时构建了场效应晶体管(FET)考察了材料电学性能,并测试了器件对一氧化碳(CO)的气敏性能。实验表明:以三氯化铁(FeCl_3)和水蒸汽(H2O)为原料通过CVD方法能够在相对温和的条件下制备准二维α-Fe2O3六角晶体;用制得的材料构建场效应晶体管具有良好的电学性能,并对CO气体具有很好的响应。     

稀土元素掺杂对ZnO纳米线气敏性能的影响

为解决ZnO基气体传感器在实际应用中存在着灵敏度低、选择性差、响应时间长等问题,以采用物理热蒸发法制备的纯ZnO纳米线和稀土元素（Y2O3、CeO2、La2O3）掺杂的ZnO纳米线为气敏基料,制备成旁热式气敏元件,用静态配气法对浓度均为100 ppm的无水乙醇蒸汽、氨气、甲烷及一氧化碳四种气体进行气敏性能测试.结果表明,稀土元素掺杂后,ZnO纳米线对四种气体灵敏度的最高值都有明显的提高,响应时间和恢复时间分别为4 s和3 s.     

聚乙二醇修饰纳米二氧化锡的制备及气敏特性

以五水四氯化锡为原材料,聚乙二醇为表面包覆剂,用沉淀法制备出二氧化锡纳米粉体.将制得的二氧化锡纳米粉体经过研磨、涂覆、烧结、焊接、老化等步骤即制得旁热式烧结型二氧化锡气敏元件.取少量二氧化锡纳米粉体采用X射线衍射、比表面测试、扫描电镜和透射电镜等测试手段对材料的结构、比表面积和形貌进行了表征;采用静态配气法测试了气敏元件对乙醇、甲醛、丙酮、甲醇等气体的气敏性能.结果表明:制备的二气化锡粉体粒径非常小且均一性比较好,颗粒大小约为5～8nm;比表面积极大,最高达到每克73.29平方米,具有多孔结构,最可几孔径为4.7～6.1nm,多孔结构可形成气体通道有利于气体分子扩散,从而提高气敏性能.通过添加聚乙二醇作为表面包覆剂对二氧化锡进行修饰,提高了二氧化锡材料的气敏性能,研究表明各元件对乙醇、甲醛、丙酮、甲醇等气体都具有很高的灵敏度,具有较大的应用前景.     

掺镍多孔纳米SnO_2材料的制备及其气敏性能

以SnCl4.5H2O为原料,聚乙二醇（PEG-1000）作为分散剂,利用沉淀法制备出SnO2纳米粉体,采用扫描电镜（SEM）和X-射线衍射（XRD）对其形貌和微观结构进行表征.并以其作为基底材料以离子的形式掺杂摩尔比为1%的Ni2＋作为气敏材料,制作掺杂和未掺杂两种旁热式气敏元件,测试其对乙醇、甲醇和丙酮的气敏特性.发现在较低的工作温度下两种元件对三种气体都有较高的敏感性,同时Ni离子的掺杂对三种气体的灵敏度有不同的影响,对乙醇表现出很好的选择性.     

掺镍多孔纳米SnO2材料的制备及其气敏性能

以SnCl4·5H2O为原料,聚乙二醇(PEG-1000)作为分散剂,利用沉淀法制备出SnO2纳米粉体,采用扫描电镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)对其形貌和微观结构进行表征.并以其作为基底材料以离子的形式掺杂摩尔比为1%的Ni2+作为气敏材料,制作掺杂和未掺杂两种旁热式气敏元件,测试其对乙醇、甲醇和丙酮的气敏特性.发现在较低的工作温度下两种元件对三种气体都有较高的敏感性,同时Ni离子的掺杂对三种气体的灵敏度有不同的影响,对乙醇表现出很好的选择性.     

掺杂Mg~(2+)对NiFe_2O_4晶体结构及气敏性的影响

针对纯的镍铁尖晶石纳米材料对气体灵敏度较低问题,以硝酸铁、硝酸镍和硝酸镁作为反应物,柠檬酸作为凝胶剂,采用溶胶凝胶结合自蔓延燃烧工艺合成Ni1-xMgxFe2O4型纳米粉体,研究了金属镁离子掺杂对镍铁尖晶石晶体结构及气体灵敏度的影响.x-射线衍射仪(XRD)分析和扫描电子显微镜(SEM)分析结果表明:干凝胶在250℃自燃所得的粉体即为NiFe2O4尖晶石相,Mg2+在NiFe2O4晶格中优先占据B位,部分占据A位.采用600℃热处理后的样品颗粒尺寸为30～50nm.气敏性能测试结果表明:当x为0.2,最佳工作温度为300℃时,Ni1-xMgxFe2O4型气敏元件对丙酮气体的灵敏度最高.     

不同模板剂对石墨烯/WO3 复合材料结构与性能的研究.

以氧化石墨烯和Na_2WO_4·2H_2O原料,在不同的模板剂条件下,通过水热合成法制备石墨烯/WO_3复合材料,采用扫描电镜和X射线衍射仪对产物的组成及形貌进行表征,将合成的复合材料制备成气敏元件,通过静态配气法对复合材料的气敏性能进行研究。结果表明,在70?C工作温度下,以K_2SO_4为模板制备的石墨烯/WO_3气敏元件对H_2S气体表现出更好的选择性,适用于制备H_2S气体传感器;在工作温度为100?C时,以(NH_4)_2SO_4为模板制备的石墨烯/WO_3气敏元件对NO_2气体具有最大的灵敏度,同时表现出很好的选择性,可以被用来制备NO_2气体传感器。     

纳米γ-Fe2O3粉体的合成及其气敏特性研究

以分析纯还原 Fe粉、Fe Cl3· 6 H2 0等为原料 ,以沉淀反应法制备了纳米γ- Fe2 O3粉体 ,采用 X射线衍射、扫描电镜对其晶相和形貌进行了分析 ,并初步检测了 γ- Fe2 O3厚膜对还原性气体的敏感性。结果表明 ,该合成方法工艺简单 ,由此制得的纳米γ- Fe2 O3粉在 2 0 0～ 30 0℃低温条件下对还原性气体具有良好的气敏特性     

氧化铜掺杂氧化锌气敏材料的制备及气敏性能研究

本文利用水热法制备氧化铜掺杂的碱式碳酸锌,并经过高温得到尺寸均匀的多孔氧化铜掺杂氧化锌纳米材料.用XRD、SEM等测试手段对材料的结构和形貌进行表征,并研究了掺杂前后多孔纳米材料对硫化氢的气敏性能.结果表明,氧化铜掺杂可以提升材料对硫化氢气体响应的灵敏度、选择性和稳定性,材料对H2S的最佳响应温度降低至180℃,对10 mg/L硫化氢的灵敏度可以达到60,对其他气体响应相对较弱,说明材料具有非常好的选择性.该氧化铜掺杂多孔氧化锌可适用于硫化氢气敏传感器.     

多孔ZnO纳米片的制备及气敏性能研究

通过溶剂热方法大量得到具有二维片状结构的前驱物后,再经煅烧处理成功制备出了多孔ZnO纳米片.用XRD、FESEM、TEM等手段对材料的结构和形貌进行了表征,并系统研究了材料的气敏性能.结果表明,多孔ZnO纳米片为单晶结构,制备的气敏元件对丙酮气体具有较高的灵敏度和选择性.制备出的多孔ZnO纳米片是制备丙酮传感器的理想材料,所制备的气敏元件具有良好的响应恢复特性.     

介孔SnO_2纳米材料的制备及酒精气敏特性研究

为了探究新型气敏材料的制备方法,降低普通气敏材料的工作温度及生产能耗与成本,文中采用分子模板法,以非离子表面活性剂十二胺和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵为模板,结合水热法合成孔径尺寸为5~6nm的介孔SnO2纳米结构材料.通过广角度和小角度X射线衍射及透射电子显微镜等方法对产物进行表征,用CGS-1TP智能分析气敏系统上进行气敏性能各项参数的测定.以所制备的纳米SnO2为气敏材料,对0.1×10-4~2×10-4的酒精进行了气敏测试.测试结果表明:介孔SnO2纳米材料在工作温度为152℃(普通温度为400℃)时,对2×10-1‰酒精的最大灵敏度为312,为普通SnO2纳米材料的5~10倍,响应时间为16s,大大降低了气敏元件的工作温度﹑响应时间和灵敏度.表明所制备的具有介孔形貌的SnO2纳米材料对酒精的气敏性能良好,相比普通的气敏材料具有大规模﹑低成本和低能耗的优势,在酒精的生产与监测方面具有良好的应用前景.     

溶胶水热法制备纳米SnO2气敏材料的研究

利用溶胶水热法制备出纳米SnO2，对其进行了XRD、TEM、TG-DTA、FT-IR等表征；通过研究其粉体IR光谱的Sn-O振动，发现纳米SnO2随着粒径的减小存在明显的红移现象，并对水热制备SnO2产物进行气敏性分析，结果表明：水热SnO2与传统沉淀法制备SnO2产物相比具有对酒精灵敏度高，响应与恢复时间短的特点，适合于用作气敏材料．     

CuO-WO_3纳米立方块的合成及气体传感特性研究

采用水热合成法制备CuO-WO_3纳米立方块复合材料,以n型半导体材料WO_3为主体加入p型半导体材料CuO,形成p-n结.对CuO-WO_3复合纳米材料进行SEM、XRD、XPS表征,结果表明CuO的掺杂改变了材料的微观结构.将CuO-WO_3纳米复合材料制作成气体传感器,并考察微量的CuO掺杂对乙醇气敏性能的影响.结果表明:CuO的掺杂对WO_3的灵敏度、响应-恢复性能都有极大的提高,并对低浓度的乙醇也有较高的响应特性.当CuO掺杂量达到10%(摩尔分数)时,灵敏度达到最大值5.3.最后,对CuO掺杂的气敏机理进行讨论,其气敏性能的提高归因于在WO_3与CuO接触面形成了p-n异质结及CuO的催化特性.     

纳米CuO-SnO2 气敏粉体的制备及气敏特性研究

用So l-Ge l 法制备了纳米级的CuO -SnO₂ 气敏粉体, 所得粉体制作的气敏元件有较好的气敏性能。在不同的加热电压下进行实验研究, 对不用浓度配比制成的气敏元件进行气敏性能测试。通过对所得粉体的表征可知, 用So l-Gel 法制备出的CuO-SnO₂ 气敏粉体是纳米级的, 比表面积大, 活性好, 其最佳热处理温度为650 ℃, 测试结果得出CuO 摩尔分数为4 %的CuO-SnO₂ 气敏元件有较好的灵敏度和较高的选择性, 并且对CO₂ 的灵敏度和选择性比较突出。     

Ag^＋掺杂TiO2-SnO2基纳米复合材料气敏性能

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2-SnO2复合纳米材料,以其为基底进行Ag＋掺杂作为气敏材料,制备成旁热式气敏元件,研究了无光照和313 nm紫外光照下元件对有机挥发气体甲醇和乙醇的气敏特性.结果表明：紫外光照可使半导体元件的电导显著增大,提高元件对醇类有机挥发性气体的灵敏性,240℃时灵敏度为62,是无光照时的1.5倍;在乙醇气体浓度为4.5×10^-6mol/L时灵敏度达到26.5,而无光照时仅为9.5.     

SnO2气敏元件敏感性能的研究

为了探讨具有优良性能的SnO2气敏元件的研制方法,依据半导体晶界气敏理论．以SnO2为基体材料,采用烧结型工艺和溶胶一凝胶方法制备出了气敏器件,并对该元件的气敏特性进行了测试,结果表明,采用溶胶一凝胶方法制备的气敏元件具有较高的灵敏度和低电阻等特点,对氢气响应时间可以达到5s.     

微波水热法构筑高性能SnO_2基乙醇传感器

以二水合二氯亚锡为原料,无任何添加剂,通过微波水热法快速合成氧化锡(Sn O2)纳米棒.使用X射线衍射和扫描电子显微镜对样品的结构、形貌进行表征.研究发现,制备的Sn O2纳米棒颗粒尺寸均一,分散性较好,纳米棒的表面布满颗粒状的突起.以制得的Sn O2纳米棒构筑旁热式气敏元件,采用静态配气法测试了气敏元件对乙醇、甲醇、丙酮和氨气等气体的敏感性能.结果表明,该气敏元件对乙醇具有灵敏度高、检测下限低、选择性好、响应和恢复迅速等优点.