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。     

TiO2薄膜制备及其气敏特性

NO2是一种强毒性气体,本文利用了溶胶一凝胶法在硅片及陶瓷管上制备TiO2纳米薄膜,并探讨了在制备过程中不同的因素对薄膜成膜质量的影响。并用马弗炉对硅片及陶瓷管上制备的TiO2纳米薄膜进行不同温度的退火处理。对其分别进行XRD的分析,和原子力显微镜分析。利用气敏测试系统对不同的退火温度下的气敏元件进行测试。研制出工作温度低,气敏特性强,响应恢复特性好的基于TiO2的NO2气敏传感器。     

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     

Fe2O3-In2O3复合薄膜光波导传感元件检测二甲苯气体的研究

摘 要：本文采用溶胶-凝胶法(sol-gel)制备出氧化铁-氧化铟复合材料,利用提拉法将复合材料固定在锡掺杂玻璃光波导表面研究出能够检测二甲苯气体的Fe2O3-In2O3复合薄膜/锡掺杂玻璃光波导气敏元件。将气敏元件固定在气体检测系统中对挥发性有机气体进行检测。实验结果表明,Fe2O3-In2O3复合薄膜/锡掺杂玻璃光波导气敏元件对二甲苯气体具有较好的响应,其响应浓度范围为1×10-3～1×10-5(V/V)。在常温下该敏感元件对于浓度为1×10-5(V/V)的二甲苯蒸汽有比较明显响应,其响应和恢复时间分别为5s和20s。Fe2O3-In2O3复合薄膜/锡掺杂玻璃光波导气敏元件具有灵敏度高、响应速度快、制作工艺简单和可逆性好等特点。     

掺杂合成纳米α-Fe_2O_3粉体及其气敏性能研究

采用溶胶凝胶法制备Eu2O3-Fe2O3(Eu2O3的质量分数为0~7%)纳米粉体材料,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,并进行了气敏性能测试。结果表明:合成的产物颗粒均匀、粒径细小。其中,质量分数为5%Eu2O3的烧结型气敏元件在145℃条件下对H2S有较高的灵敏度、较好的选择性及响应恢复特性,线性检测范围较宽,有望研制成气敏性能较为优异的H2S敏感材料。     

WO_3/Si-NPA复合薄膜的电容湿度传感性能研究

制备了基于硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)的WO3/Si-NPA复合薄膜,并对其表面形貌进行了表征,研究了其电容湿度传感性能和基点电容的温度漂移。研究表明:WO3/Si-NPA继承了衬底Si-NPA规则的阵列结构的表面形貌特征,WO3的沉积形成了连续的WO3薄膜,WO3/Si-NPA是一种典型的纳米复合薄膜。室温下,WO3/Si-NPA的电容值随测试频率的增加而单调减小,但其灵敏度则在100 Hz时达到最大值。在此测试频率下,当环境的相对湿度从11%RH增加到95%RH时,元件的电容增量高达16 000%,显示WO3/Si-NPA对环境湿度有较高的灵敏度。同时,电容的湿度响应曲线显示出很好的线性。对其基点电容的温度稳定性研究表明:WO3/Si-NPA用作湿度传感的最佳工作温度区为15~50℃。     

纳米TiO2敏感特性的研究

采用溶胶-凝胶法成功的制备了纳米TiO2粉末,研究了工艺条件对纳米TiO2物相的影响,利用已经制备好的纳米TiO2粉末制备出了纳米TiO2氧敏元件,并对纳米TiO2敏感元件的电阻-温度特性、敏感特性、掺杂与电阻的关系等进行了测试.结果表明,实验制备的纳米TiO2敏感元件具有较好的氧敏特性,而且掺杂可以有效地降低元件的电阻率并可显著地改善元件的电阻-温度特性.     

复合氧化物Fe2O3-SnO2 的气敏特性研究

1962年清山哲郎提出ZnO薄膜的气敏特性后,研究目标较集中于以ZnO,SnO_2,γ-Fe_2O_3和α-Fe_2O_3为基质的氧化物半导体陶瓷材料,并已有商品出售.氧化铁基气敏材料与氧化锌、氧化锡相比,它有无需添加贵金属催化剂便可达到实用气敏灵敏度的优点.我们也曾从催化活性、磁学性能和气敏特性等方面,对α-Fe_2O_3基气敏材料的气敏机制进行了研究,得到满意的结果.本文旨在探讨α-Fe_2O_3-SnO_2配比和氧化铁粒度与气敏性能间关系,并且也浅析了气敏机制,以期为此复合材料实用化提供依据.     

溶胶-凝胶法制备V2O5 薄膜的气敏特性研究􀀁

西方研究了用无机溶胶凝胶法制备的Ｖ２Ｏ５薄膜的ＸＲＤ结果及其气敏特性。凝胶在４００℃下烧结１２ｈ后完全形成了Ｖ２Ｏ５晶体。掺３ｗｔ％Ｐｄ＋１ｗｔ％Ａｕ的Ｖ２Ｏ５薄膜在较大范围内对乙醇具有较高的灵敏度。加热电压为５．５Ｖ时灵敏度达到最大值。该气敏薄膜具有较好的选择性,ＮＨ３、Ｈ２、ＣＯ、ＣＨ３ＣＯＣＨ３等气体不干扰元件的测量。元件的响应时间为１５ｓ,恢复时间为５ｓ。     

纳米Ti2敏感特性的研究

采用溶胶－凝胶法成功的制备了纳米Ti2粉末，研究了工艺条件对纳米Ti2物相的影响，利用已经制备好的纳米Ti2粉制末制备了纳米Ti2氧敏元件，并对纳米纳米Ti2敏感元件的电阻－温度特性，敏感特性，掺杂与电阻的关系等进行了测试。结果表明，实验制备的纳米Ti2敏感元件具有较好的氧敏特性，而且掺杂可以有效地降低元件的电阻率并可显著地改善元件的电阻－温度特性。     

WO_3掺杂NiO的气敏性能研究

用水热法制备出NiO纳米粉体,对其进行了WO3系列掺杂。利用XRD对产物晶相结构进行表征,测试了掺杂材料的气敏性能。结果表明:适量WO3的掺杂明显改善了NiO材料的气敏性能,其中,掺杂质量分数为6%的气敏元件性能最好,350℃时对Cl2的灵敏度可达到37.5,200℃时对H2S的灵敏度可达30.4。说明该元件在不同温度下对不同气体具有选择性,且该元件对H2S响应恢复快。     

WO_3气敏薄膜的膜厚对气体响应时间的影响

用简单的模型分析了薄膜气体传感器敏感材料的膜厚对气体响应时间的影响,该模型适用于分析WO3薄膜气体传感器的敏感特性。薄膜气体传感器的敏感特性依赖于气体原子在薄膜内的扩散和与气敏材料的响应;而气体原子在薄膜内的扩散是由薄膜厚度决定的。经过推导得出理论上WO3薄膜对NH3的敏感特性,并将其与实验所得的数据进行比较。最后,给出了WO3薄膜气体传感器的气敏特性与气体在其膜内扩散和膜厚的关系。     

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.     

碳纳米管掺杂WO_3气敏元件敏感特性的研究

研究以碳纳米管(CNT)为掺杂剂制备的CNT-WO3旁热式气敏元件。采用球磨、超声分散的方法对碳纳米管进行分散处理,溶胶—凝胶方法制备WO3微粉,用SEM观察了WO3气敏材料的显微结构,测试了元件对丙酮的气敏性能。结果表明:碳纳米管存在于平均粒径为30~50 nm的WO3晶粒间,从而增加了材料的气孔率。碳纳米管掺杂元件对丙酮的灵敏度远高于纯WO3元件,质量分数为0.4%的掺杂量对丙酮有最高灵敏度,具有能检测低体积分数丙酮气体、选择性好的优点,特别是掺杂碳纳米管明显提高了WO3元件的响应速度。     

三氧化钨纳米薄膜制备与气敏性能的研究

讨论一种对二氧化氮具有高灵敏性的WO3纳米薄膜的制备方法.当基片温度为室温,溅射混合气体(O2/Ar)的比例为1:1时,用直流反应磁控溅射法制备的薄膜,经过两步热处理(300℃/600℃),得到纳米结构WO3气敏元件.通过XRD、XPS和SEM对该薄膜的晶体结构和化学成分进行分析,用静态配气法测试NO2气敏特性.在Si3N4基片上制备的这种薄膜对空气中较低浓度的NO2(体积分数为0.1×10-5～3×10-5)具有优异的敏感特性和响应特性,最佳工作温度为150℃,在此温度下对其他一些气体(如CO,C2H5OH,NH3)的敏感性很差,显示出良好的选择性.     

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。     

Enhancement of trimethylamine sensitivity of MOCVD-SnO2 thin film gas sensor by thorium

A thin film SnO₂-based trimethylamine (TMA) gas sensor has been developed by using metallorganic chemical vapor deposition (MOCVD) technique. The effects of temperature and thorium dopant on the sensitivity of the sensor have been studied. The peak sensitivity of the sensor to TMA was found at 290°C. Thorium was an excellent sensitizer, which could increase the sensitivity to 300 ppm TMA from 5.9 to 142. The MOCVD-SnO₂ element was capable of detecting TMA gas in a level of 10 ppm with short response time (16 s) with little interference of NH₃.     

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基气敏传感器基础上研制了薄膜型SnO2基气体传感器,以抛光的丽热石英玻璃为基片,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电阳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。测试了不同的复合瞑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,薄嗅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。     

用In2O3薄膜制成的高感度半导体O3传感器

用In_2O_3作敏感膜研制出小型固态高感度(sensibilty)(10×10~(-9)~1×10~(-6)O_3传感器.研究了膜厚、气体湿度和工作温度等对传感器敏感特性的影响,发现AET(AdsorptionEffect Transistor)型O_3传感器具有灵敏的响应特性.并分析了薄膜表面的化学吸附及其对薄膜电导的影响,以及AET作用对O_3非常敏感的物理机制.