静电纺丝法制备钇掺杂的ZnO及其对丙酮的气敏特性研究

为改善Zn O对丙酮的气敏响应,采用静电纺丝法,利用PVP/Zn(NO_3)·6H_2O/Y(NO_3)_3·6H_2O等制成的前驱液,制备了钇掺杂的Zn O纳米纤维,通过XRD、SEM等表征手段对制备的纯Zn O和掺杂的Zn O样品进行了表征分析.将制备的纯Zn O和钇掺杂的Zn O纳米纤维制成电阻型气体传感器.气敏测试结果表明,Y掺杂有效改善了Zn O纳米纤维对丙酮气体的敏感特性.在440℃时,对1×10~(-6)~200×10~(-6)(体积分数)丙酮具有良好的响应,响应时间为14~40 s,恢复时间为20~55 s,对于100×10~(-6)丙酮的响应值约为70(S=Ra/Rg),并且对于乙醇、氨气、甲醇、甲醛、甲苯、苯有较好的选择性.同时分析了该材料对丙酮的敏感机理.     

贯通大孔SnO_2纳米材料的制备及气敏性能研究

为改善二氧化锡(SnO_2)的气敏性能,以聚苯乙烯(PS)微球为模板,SnO_2纳米晶为骨架,采用颗粒模板法成功制备大孔SnO_2(MP-SnO_2)气敏材料,并对制备的样品进行差热分析(TGDTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和氮气吸附脱附分析。结果表明,制备的MP-SnO_2样品具有贯通孔道大孔结构,平均大孔孔径为300 nm,与SnO_2纳米晶相比具有更大的比表面积。通过气敏测试发现MP-SnO_2在280℃工作温度下对体积分数4×10-4的乙醇气体的灵敏度高达138,是SnO_2纳米颗粒的1.6倍,显示出更加优异的气敏性能。     

聚乙烯醇分散对LiFePO_4薄膜气敏性的影响

为了优化LiFePO_4薄膜制备条件,提高LiFePO_4薄膜气敏元件的灵敏度,用水热法合成LiFePO_4并把它分散在聚乙烯醇(PVA)当中.利用旋转-甩涂法将LiFePO_4-PVA分散溶液涂抹于锡掺杂玻璃光波导表面,研制出LiFePO_4薄膜/锡掺杂玻璃光波导敏感元件;利用平面光波导检测系统对其气敏性进行研究.研究结果表明,分散剂质量分数为2%,超声波振荡时间为2 h,分散温度为25℃时,所制备出的敏感元件对二甲苯等苯类气体显出良好的气敏特性,其对二甲苯体积分数的检测范围为1×10~(-8)~1×10~(-3),分散之后,敏感元件对二甲苯等气体的检测灵敏度有所提高.     

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。     

四-α-(2,2,4-三甲基-3-戊氧基)酞菁铜LB膜及其气敏性

为了得到分子排列有序的酞菁薄膜,提高材料的气敏特性,选取四-α-(2,2,4-三甲基-3-戊氧基)酞菁铜在亲水基片上以Z型成膜方式拉制了多层LB膜.膜崩溃压为60 mN·m,分子极限面积为0.38 nm2.用偏振紫外测定了酞菁铜分子在LB膜中的取向,结果表明四-α-(2,2,4-三甲基-3-戊氧基)酞菁铜分子以60.9°倾斜角倾斜排列于基质上,且分子之间以J-聚集态存在.室温下四-α-(2,2,4-三甲基-3-戊氧基)酞菁铜LB膜对体积分数为2×10-5的乙醇气体有响应,对体积分数为1×10-4的乙醇气体的响应时间为2 min,恢复时间为1 min.     

氧化锌一维纳米棒的低温制备及其气敏性能

采用低温水热法合成了氧化锌(Zn O)一维纳米棒,通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)及高分辨透射电子显微镜(HRTEM)研究了其相结构与形貌,并测试了基于Zn O一维纳米棒所制作的传感器的气敏性能.研究表明,该气体传感器对体积分数为500×10-6的乙醇的检测灵敏度为35.71,对乙醇气体的响应和恢复时间分别约为7 s和9 s,并具有优良气体选择特性,最后,结合电子释放理论解释了其气敏机理.     

贯通大孔SnO2纳米材料的制备及气敏性能研究

为改善二氧化锡（SnO₂）的气敏性能,以聚苯乙烯（PS）微球为模板,SnO₂纳米晶为骨架,采用颗粒模板法成功制备大孔SnO₂（MP-SnO₂）气敏材料,并对制备的样品进行差热分析（TGDTA）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和氮气吸附脱附分析。结果表明,制备的MP-SnO₂样品具有贯通孔道大孔结构,平均大孔孔径为300 nm,与SnO₂纳米晶相比具有更大的比表面积。通过气敏测试发现MP-SnO₂在280℃工作温度下对体积分数4×10-4的乙醇气体的灵敏度高达138,是SnO₂纳米颗粒的1.6倍,显示出更加优异的气敏性能。     

镍掺杂二氧化锡的制备及对甲苯的气敏性能

以五水四氯化锡和六水合氯化镍为原料,四乙基氢氧化铵为沉淀剂,用水热法制备出镍掺杂二氧化锡纳米材料. 通过X射线衍射、比表面及孔径分析仪对制备的纳米材料进行表征. 结果表明:制备的镍掺杂二氧化锡材料为纳米材料,晶粒尺寸小于10 nm. 镍的掺杂量为10 %（摩尔分数）的二氧化锡气敏元件对甲苯的气敏性能最好,在最佳工作温度400 ℃下,其对气体体积分数为1×10-4甲苯气体的灵敏度为18.05,与纯二氧化锡气敏元件的灵敏度（8.71）相比,提高了1倍.     

紫光激发对ZnO纳米线氨气气敏性能的影响

分析了ZnO基气体传感器在应用中存在灵敏度低、响应和恢复时间长的问题.以物理热蒸发法制备的ZnO纳米线为气敏基料,制作成旁热式气敏元件.采用紫光(波长为370~395 nm)激发,用静态配气法对浓度为100 mL/m3的氨气进行了气敏性能的测试.ZnO纳米线气敏元件对氨气检测的灵敏度提高了353%,响应时间和恢复时间分别缩短了4 s和1 s.     

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.     

ZnO纳米阵列结构酒精气敏特性研究

为了提高ZnO气敏元件对酒精蒸汽的气敏响应,改善气敏元件的稳定性及耐久性,文中采用化学水热法在预处理后的陶瓷管电极表面生长ZnO纳米阵列材料,通过退火处理后得到薄膜ZnO气敏元件.借助X射线衍射仪和扫描电子显微镜对所得产物的晶体结构和形貌进行表征.采用静态配气法对其进行不同浓度(1×10-4,2×10-4,5×10-4,1×10-3)的酒精蒸汽气敏性能测试.实验结果表明:该结构为分散均匀的ZnO纳米线阵列状结构,该纳米结构薄膜气敏元件具有较好的气敏性能,具有较快的响应及恢复.随环境中酒精蒸汽浓度的增加,其气敏性能逐步提升,在5×10-4酒精蒸汽气敏浓度下气敏性能达到峰值.不同浓度条件下,气敏响应及恢复时间不同,在1×10-4条件下度响应时间最快,1×10-3浓度下恢复时间最快,2×10-4浓度下响应恢复时间最均衡.     

铜掺杂二氧化锡纳米片对乙醇的气敏性能研究

为解决摄入高浓度乙醇对身体健康产生的危害,并且乙醇蒸汽与空气混合在高温环境下容易发生爆炸的问题,以十六烷基三甲基溴化铵为结构指导剂,在水热条件下合成了铜(Cu)掺杂的二氧化锡(SnO₂)树叶状纳米材料,通过X射线衍射、扫描电子显微镜以及X射线光电子能谱对材料进行表征。气敏测试结果表明：当铜掺杂量为摩尔分数2%时,这种SnO₂对乙醇的气敏响应最佳。具体表现为：在250℃的工作温度下,对体积分数为1×10^-6乙醇的响应值(Ra/Rg)高达139.65,较纯SnO₂传感器材料的响应值提高了近5倍。此外,该材料还对乙醇表现出良好的选择性,这主要是由于这种材料表面具有丰富的表面吸附氧。此项研究表明合理的元素掺杂是提升气体敏感性能的一种有效策略。     

CuO-ZnO花状纳米结构复合材料设计、合成及气敏特性研究

采用一步水热法制备CuO-ZnO花状纳米结构复合材料.采用X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDX)及扫描电镜(SEM)对制备的材料进行结构及形貌表征,并使用静态配气法测试CuOZnO花状纳米结构复合材料对甲醛的气敏性能.结果表明:适量引入CuO可显著改善ZnO材料的气敏特性.200℃的工作温度下,掺杂摩尔分数为5%CuO的ZnO花状纳米结构材料对体积分数为1×10~(-5)甲醛的灵敏度最高,为8. 1,是未掺杂ZnO的2. 3倍,同时具有良好的循环稳定性和选择性.最后,对CuO掺杂的气敏机理进行了讨论,其气敏性能的提高归因于在ZnO与CuO接触面形成了p-n异质结及CuO的催化特性.     

MgAl/PbPc/Cu有机薄膜二极管的制备与气敏特性分析

选用酞菁铅作为有机半导体气敏材料,用真空热蒸镀、磁控溅射等镀膜方法制备器件,所制备薄膜二极管的结构为MgAl/PbPc/Cu,使用Keithley 4200半导体测试仪与气敏测量系统分析器件肖特基二极管的气敏特性,通过对电流-电压特性的实测数据进行深入的理论分析,比较出器件对不同浓度NO2气体的敏感程度.经过测试结果可知:当器件置于10-5的NO2气体74 min后,正向电流减小65倍,对应的MgAl/PbPc肖特基势垒高度约上升了20 meV.同时由于被吸附NO2气体的PbPc薄膜少数载流子电子数目的增加,导致器件的反向电流增加4倍.     

介孔二氧化锡纳米材料的臭氧气敏性能

以葡萄糖缩合的碳球为模板,由SnCl₄水热反应制备介孔结构的二氧化锡纳米材料,通过X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电镜等表征介孔材料的结构和形貌,发现制备的二氧化锡为四方晶系金红石结构,晶粒尺寸13.8 nm. 以二氧化锡为敏感材料制作气敏元件,并测试了气敏元件在100 ℃~420 ℃温度范围内的气敏性能. 结果表明在200 ℃时,介孔结构的二氧化锡气敏元件对体积分数为1×10^-4的臭氧的灵敏度为2 089,最低检测浓度低于3×10^-6（S=28）,气敏响应时间16 s,恢复时间40 s. 在此条件下,该气敏元件具有灵敏度高、检测浓度低、响应恢复快等优点,具有商业应用价值.     

氧化锌纳米梭酒精敏感性能的研究

针对水热合成工艺的低成本、无污染的特点,以硝酸锌、六亚甲基四胺和氨水为水热反应体系,研究了新颖形貌的氧化锌纳米梭的制备方法,同时对氧化锌纳米梭的形成过程进行了分析.并将氧化锌纳米梭制成旁热式气敏传感器并利用以Labview系统为核心的气敏数据采集系统对其进行酒精敏感性能测试,测试结果表明氧化锌纳米梭气敏传感器的最优工作温度在380℃左右;在此温度下对同一浓度的4种不同气体测试表明,对乙醇气体的灵敏度高于其他气体;对质量分数为5×10-6的乙醇有40%的灵敏度响应,随气体浓度的增加灵敏度也随之升高,对质量分数为100×10-6的乙醇气体可达85%.     

四叔丁基四氮杂卟啉铅旋涂膜的氨敏特性

为了开发新的高灵敏度、高选择性氨敏材料,研究了四叔丁基四氮杂卟啉铅[PbTAP(t-Bu)4]旋涂膜室温下对氨气的敏感特性.PbTAP(t-Bu)4旋涂膜最低能检测体积分数为3×10-6的氨气,在氨气体积分数为6×10-5时灵敏度为30,器件对氨气响应和恢复迅速,响应时间和恢复时间分别为6 s和38 s.同时还比较了PbTAP(t-Bu)4旋涂膜对NH3、NO2、CO、H2、苯和丙酮等气体的敏感性,结果显示该薄膜对氨有独特的选择性,对于微量氨的检测具有实用价值.     

SnO_2-WO_3复合金属氧化物对丙酮的气敏性能

用SnO_2对WO_3纳米片表面进行修饰,制备了SnO_2-WO_3复合材料,并通过扫描电子显微镜和X射线单晶衍射对所制备的材料形貌和晶体结构进行表征。实验结果表明:制备的WO_3具有纳米片状结构,厚度约为20～30 nm。随着SnO_2含量的增加,复合材料逐渐形成表面附着片的球状结构,球的直径约为2.5μm。此外,气敏性能测试研究表明:由复合量为0.2 mmol SnO_2的SnO_2-WO_3复合材料制成的传感器对丙酮具有最佳的气敏性能,其最佳工作温度为300℃,此时的响应值为纯WO_3纳米片的2倍左右,并且对体积分数为2×10-8的丙酮气体有响应。因此,该SnO_2-WO_3复合材料可以作为一种优良的丙酮气敏材料。     

In、Sn共掺杂ZnO纳米线的制备及其气敏性能研究

为了改善纯ZnO纳米线的气敏性能,采用物理蒸发法制备出In、Sn共掺杂的ZnO纳米线,利用XRD、SEM、TEM对产物的形貌、结构进行表征,采用CGS-1TP智能气敏分析系统对其进行酒精气敏性能测试.结果表明,制备出的In、Sn共掺杂ZnO纳米线具有六方纤锌矿结构,平均直径约为80nm,In元素与Sn元素的掺杂量分别为0.12%和1.1%.在最佳工作温度225℃条件下,对气体浓度为400ppm的酒精蒸气的灵敏度S(Ra/Rg)为39.06,响应-恢复时间分别为9s和5s,比同等测试条件下纯ZnO纳米线的灵敏度提高63.9%,响应-恢复时间分别缩短1s和2s.     

偏锡酸锌空心立方体的合成及其乙醇气敏性能

采用简易的一步共沉淀法合成偏锡酸锌空心立方体. 利用扫描电子、透射电子显微镜、X射线衍射、固体紫外、氮气吸附比表面测试等表征手段对该材料形貌和结构进行表征,结果表明,所合成的偏锡酸锌空心立方体边长约为1.4 μm,立方体的壁厚约为210 nm,而且尺寸均匀. 气敏性能测试研究表明,偏锡酸锌空心立方体材料对乙醇表现出优异的气敏性能,其最佳工作温度为175 ℃,并且对体积分数为百万分之一的乙醇气体的响应为1.7. 因此,偏锡酸锌空心立方体材料可以做为一种优良的气敏材料.