水热法制备不同形貌TiO_2微球及其气敏性能

采用水热法制备具有不同形貌组成单元的TiO2微球,并用XRD和FE-SEM对样品进行表征。XRD结果表明,以纳米颗粒为组成单元的样品为纯金红石相,而以纳米棒为组成单元的样品为金红石和板钛矿的混合物相;FE-SEM表明微球分别以纳米棒、纳米颗粒为组成单元。气敏测试结果表明,以纳米颗粒为组成单元的TiO2气敏元件具有最高的灵敏度,该元件在350℃下对100×10-6乙醇的灵敏度可达72.5,其响应时间为28 s,恢复时间为19 s,检测下限可达到10×10-6。     

三种纳米结构三氧化钨的气敏性研究

试验以偏钨酸铵为钨源,采用水热法在相同的反应条件下,通过控制柠檬酸的加入量,合成了三种纳米结构的三氧化钨,并采用XRD、SEM和TEM对合成的WO_3粉末进行分析。纳米棒、纳米板、纳米板棒状混合结构的WO_3被制备成气敏元件,在丙酮、氨气和甲醛气体下分别对三种气敏元件进行了气敏性测试。试验结果表明:在三种气体浓度都为1 000×10~(-6)的条件下,三种纳米结构的三氧化钨的气体灵敏度都随温度的升高先增大后减小,在整个测试温度范围内,纳米板状三氧化钨气敏元件与其他两种气敏元件相比灵敏度最高,纳米板状三氧化钨气敏元件测试丙酮、氨气、甲醛气体的最佳工作温度分别为300℃、325℃和250℃,灵敏度的最大值分别为18.52、30.29和18.31;在丙酮气体浓度为50×10~(-6)和甲醛气体浓度为100×10~(-6)的条件下,三个气敏元件的灵敏度同样随着测试温度的升高呈现出先增大后减小的变化趋势,纳米板状三氧化钨的气体灵敏度明显高于其他两种纳米结构的三氧化钨的灵敏度。在最佳工作温度下,用纳米板状结构的WO_3可以检测出低浓度的丙酮气体与甲醛气体。     

Sb掺杂金红石型TiO_2微球水热合成与气敏性能研究

采用水热法制备了不同Sb掺杂量的TiO_2微球,并用XRD和FE-SEM对样品进行表征。XRD结果表明,未掺杂和Sb掺杂样品均为纯金红石相;FE-SEM表明纯TiO_2微球和Sb掺杂TiO_2微球分别以纳米颗粒、纳米棒为组成单元。气敏测试结果表明,Sb掺杂使金红石TiO_2气敏元件的最佳工作温度由掺杂前的350℃降低至掺杂后的200℃,其中Sb掺杂量为7.5%的TiO_2气敏元件的灵敏度最高,在200℃下对100×10-6C2H5OH的灵敏度为11.82,响应时间为28 s,恢复时间为6 s,检测下限可达到10×10-6。     

退火温度对SmFeO3微结构、电性能与乙醇气敏的影响

采用溶胶-凝胶法合成了SmFeO3前驱体,并在不同温度条件下退火制备了具有单一正交钙钛矿结构的系列纳米粉体材料,利用该粉体做成了气敏元件,研究了退火温度对SmFeO3晶体结构、微结构、电性能及酒敏特性的影响,结果表明,随退火温度的增高,SmFeO3的晶胞体积减小,平均晶粒尺寸变大,元件的电导也随之增大.随退火温度从600℃增加到850℃,SmFeO3元件的最佳工作温度和气敏灵敏度增高,同时对应的气敏响应-恢复时间也变短;若退火温度进一步增高到950℃,气敏灵敏度和最佳工作温度出现下降趋势,同时对应的气敏响应-恢复时间变长.850℃退火的样品显示出最高的气敏灵敏度,对300×10-6乙醇的最大灵敏度高达51.03,气敏的响应-恢复时间短且选择性高.同时对SmFeO3元件的电导、气敏灵敏度、最佳工作温度随材料退火温度的变化规律给予了解释.     

氧化铈掺杂对氧化铟气敏特性的影响

用微乳液法合成了纳米In2O3粉体,浸渍法制备了掺杂CeO2的氧化铟.利用 X射线衍射、透射电镜对氧化铟的结构和形貌进行了表征;采用静态配气法对氧化铟的气敏特性进行了测试.结果表明,微乳液法合成的氧化铟在600℃煅烧1h后,颗粒尺寸约20nm,且分布均匀.未掺杂的氧化铟气敏元件对汽油有较高的灵敏度,但选择性不是太好;氧化铈掺杂后,在加热电压为3.5V～4.5V范围内,较大地提高了汽油的灵敏度和选择性,尤其当加热电压为4.0V,掺杂量为5%(质量分数)时,灵敏度从9.0提高到40.4,汽油对丁烷的选择性系数为30.9,汽油对乙醇的选择性系数可达到11.5.     

热氧化法制备α-Fe_2O_3纳米线的气敏特性及其机理

家用燃气事故、汽车尾气和工业废气等问题日趋严重,传统气敏材料已很难满足对气体监测越来越高的要求,纳米结构α-Fe2O3因其热稳定性好、选择性好,以及无毒、抗腐蚀性强、环境友好、价格低廉等已成为最重要的气敏材料之一.采用简单的热氧化法成功制备了α-Fe2O3纳米线.纳米线平均直径为20~50 nm,长度可达1~5μm;以制备的α-Fe2O3纳米线为探测材料的气敏元件在50×10-6乙醇气氛中的最佳工作温度为383°C,灵敏度可达2.4,响应和恢复时间分别为13 s和6 s.基于α-Fe2O3纳米线制备的气敏元件在乙醇中的气敏机理为表面电阻控制型.     

In2O3气敏元件的研制及影响因素的研究

以氯化铟为前驱体, OP-10为形貌控制剂, 采用溶胶-凝胶法制备了纳米In2O3粉体, 并以TG-DSC, XRD, TEM等多种手段对粉体进行了表征.以此粉体为气敏材料, 采用涂敷烧结的方法制成旁热式气敏传感元件, 研究了该元件对三甲胺(TMA)的检测性能, 重点讨论存在NH3干扰情况下的气敏性能.结果表明 350 ℃煅烧1 h制备的In2O3粉体, 晶粒尺寸＜20 nm, 呈立方晶型; 该粉体制成的气敏元件对TMA气体的检测灵敏度比起H2, C2H5OH等气体要高的多, 因此可用于选择性检测TMA; 此外, 该元件对NH3也有一定的响应, 进一步研究发现NH3存在对TMA检测的影响主要是NH3在In2O3材料表面的吸附所至.掺杂Pd2+可提高In2O3材料的检测灵敏度, 降低检测温度; Pd2+的掺杂量在质量分数0.2%～5% PdCl2-In2O3范围内变化对TMA检测灵敏度的影响不明显.     

水热法制备三维花状WO_3基甲醛气敏材料

本文采用水热法成功制备了纳米花状WO_3,用于在低温工作环境下甲醛气体的高效检测。利用X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(SEM)对产物的晶体结构及微观形貌进行表征。XRD分析表明,前驱体为单斜晶系结构WO_3和正交晶系结构WO_3·0.33H_2O混合晶相,通过在450℃煅烧2h得到了单斜晶系结构WO_3。气敏测试结果表明,煅烧后的WO_3制成的气敏元件对100ppm甲醛的响应/恢复时间为5s/15s,响应值是R_a/R_g=16.5,最佳工作温度为300℃。对气敏元件表面可能发生的氧化还原反应的机理也进行了研究和讨论,认为WO_3是一种很有前景的有机污染物气敏传感材料。     

Sm掺杂量对水热法合成气敏材料SnO_2纳米结构性能的影响

本文采用水热法制备SnO_2纳米结构,采用Sm对其进行掺杂处理,并检测了材料的组织及气敏特性。结果表明:Sm掺杂前后,试样中均形成了具有良好结晶结构的SnO_2;掺杂稀土Sm对纳米棒生长具有明显的抑制作用,掺杂4%与6%Sm的产物晶相结构中生成了Sm_2Sn_2O_7相,掺杂6%Sm时形成的纳米棒尺寸变得更加细小;随着掺杂Sm的原子分数增大,元件测试异丙醇的灵敏度不断提升;SnO_2在空气中发生老化导致SnO_2阻值降低,表现出优异的气敏特性。     

固相法制备MgO-La2O3纳米晶及表征

以硝酸镧、醋酸镁和酒石酸铵为原料,固相反应法合成白色糊状物,糊状物经400℃时燃烧得到灰白色蓬松絮状多孔性前驱物,前驱物在不同温度下煅烧制备了不同粒径的MgO-La2O3纳米晶,考察研究了煅烧温度和酒石酸铵的用量对MgO-La2O3复合纳米晶的影响,探讨了酒石酸铵的作用.通过XRD、TEM、SEM等手段对纳米晶结构、尺寸形貌进行了表征,样品为立方晶系和六方晶系混合的MgO-La2O3复合纳米晶.