TiO2基陶湿敏元件的研究和发展

ＴｉＯ２基湿敏陶瓷是一类十分重要的湿敏陶瓷,应用十分广泛。本文综述了ＴｉＯ２基陶瓷湿敏元件的研究和发展,重要介绍了７种ＴｉＯ２基陶瓷湿敏元件的材料配方、制备工艺、湿敏性能及研究进展。     

陶瓷湿敏元件的长期稳定性问题及改进措施

陶瓷湿度传感器是湿度传感器的重要发展方向。改善陶瓷湿敏元件的长期稳定性是一项重要的研究课题。本文详细分析了湿敏陶瓷的微观结构和感温机理,评述了引起陶瓷湿敏元件性能漂移的因素和机理,以及改善陶瓷湿敏元件长期稳定性的有效措施。     

TiO2基氧化物半导体氧敏传感器的研究开发进展

综合介绍TiO2基氧化物半导体氧敏传感器的研究发展历史和TiO2材料的特性,比较了各种氧敏机理、制备方法、传感器的氧敏特性,就制备方法－材料微观结构－氧敏性能关系中的几个重要问题,进行了深入的探讨,并对今后的研究开发与产业化,结合本课题组的研究工作,提出了几点建议。     

碱金属掺杂的铁系陶瓷湿敏材料特性研究

本文报导了碱金属掺杂对以 Fe_2O_3为基的陶瓷材料湿敏特性影响的研究结果。碱金属掺杂对改善材料敏感性与微组织结构有显著作用。研究发现,K~+,La~(3+)等离子的掺杂能明显降低材料固有阻值,提高低湿区敏感特性,改善阻—湿特性的线性关系。文中对水法处理与多元掺杂对减小材料湿滞,提高感湿灵敏度的作用机制给予了讨论。     

TiO2-KTaO3复合薄膜制备与湿敏传感性质研究

通过溶胶凝胶法和旋涂法制备了单层和双层TiO2-KTaO3薄膜,并在不同的温度下退火1h,研究了该薄膜的湿敏传感特性.通过扫描电镜和X射线衍射研究了薄膜的形态特性,发现该薄膜具有纳米颗粒和毛细多孔结构.环境湿度变化从12%RH～97%RH的变化过程中,在500℃下退火的TiO2/KTaO3薄膜具有很高的灵敏度.对比单层薄膜,双层薄膜显示出有更大的电阻变化范围.还研究了TiO2/KTaO3薄膜的湿敏传感机理.     

γ-Al2O3基纳米陶瓷气敏元件稳定性研究

报道对采用纳米粉料制作的γ-Al2O3基气敏元件的稳定性的研究结果。分别采用纳米粉料和微米级粉料制备了γ-Al2O3基气敏元件,该气敏元件对碳氢化合物还原性气体敏感;连续17个月测定了这些气敏元件对甲烷的气敏特性;通过XPS等技术分别在3个阶段对这两种元件的表面化学元素含量进行了表征。结果表明,元件失效的原因之一是由于在气敏反应过程中由于部分反应产物在表面沉积造成表面活性位减少,并导致吸附能力下降所致;而元件失效或不稳定与使用过程中元件表面有沉积物有关。通过以上研究工作,找出了利用纳米粉料制备气敏元件失效快和长期工作稳定性差的部分原因,为该类材料的进一步发展提供实验依据。     

频率和温度对陶瓷湿敏元件感湿特性的影响

研究了工作频率和温度对TiO₂－K₂O－LiZnVO₄陶瓷薄膜湿敏元件感湿特性的影响．结果表明：在低湿区,元件的阻抗随频率增大、温度升高而减小,感湿灵敏度随频率增大、温度降低而显著减小,感湿特性曲线出现平台;在高湿区,频率和温度对元件感湿特性的影响可以忽略,感湿特性曲线线性良好．分析了陶瓷薄膜的极化现象,发现极化现象导致薄膜的微观电容在低温低湿时对湿度变化不敏感．据此解释了极化现象引起频率和温度对元件感湿特性影响的内在机理．     

a-Fe2O3基纳米陶瓷制备的CO气敏元件

报道了本课题组对α-Fe2O3基纳米陶瓷制备的CO气敏元件的中试工作,结果表明中试批量制得的元件能耗低、对CO有高的灵敏度、良好的选择性及稳定性,制件的成品率较高、成本低.现正着手准备工业规模生产.     

ZrO2氧敏陶瓷的工作机理与研究进展

ZrO2氧敏陶瓷在汽车发动机、电厂等燃烧设备、高温冶炼、环保与计量等方面有着重要的作用。本文综述了ZrO2氧敏陶瓷的导电与反应机理，指出了此浓差电池型材料在制备与应用过程中的影响因素，并对近年来ZrO2氧敏陶瓷材料的研究进展及存在的问题进行了分析，指出了发展方向。     

TiO2—K2O—Y2O3—SiO2陶瓷薄膜结露元件的制备及其湿敏性能研究

采用淀粉产法制备了ＴｉＯ２－Ｋ２Ｏ－Ｙ２Ｏ３－ＳｉＯ２（Ｔｉ：Ｋ：Ｙ：Ｓｉ＝１：０．１＋０．０４＋０．０５,摩尔比）陶瓷薄膜结露元件,研究了陶瓷粉末和薄膜的结构以及元件的感湿性能。６００℃热处理后,陶瓷粉末和薄膜主要由锐钛矿型Ｔdisplay status     

烧成及热处理工艺对钛酸锶铅基热敏材料性能及显微结构的影响

研究了烧成及热处理工艺对钛酸锶铅基热敏材料的阻温特性及显微结构的影响。通过扫描电镜（ＳＥＭ）和能量分散仪（ＥＤＡＸ）分析了材料的显微结构及不同形貌晶粒的成份。通过对组成、烧成及热处理工艺的控制，可得到具有Ｖ型ＰＴＣＲ特性的热敏材料。     

硫化物系陶瓷薄膜湿敏性能的研究

本工作根据要研制一种纯物理吸附表面的设想,研究了用溶胶法制备的Cu、Zn、Fe、Sb和Ti等的硫化物系薄膜的感湿特性,发现硫化物系薄膜具有感湿灵敏度高、滞后小、响应快等优点,其中离子的电荷-半径比大的金属硫化物湿敏元件具有特别好的长期稳定性;与预期的结果一致.     

钛酸锶铅基陶瓷的烧结动力学及显微结构研究

研究了钛酸锶铅基陶瓷的等温烧结动力学。结果表明，在１１３０℃等温烧结过程中，致密化与重排过程及扩散控制的溶解－沉淀过程紧密相关。烧结初期的致密化过程主要与粒子的重排有关，烧结中期的致密化机理主要为扩散控制的溶解－沉淀过程。ＳＥＭ分析表明，烧结初期坯体中局部区域有较多的液相，随着烧结时间的增长，其分布趋于均匀，此时粒子的重排对致密化有较大的贡献。烧结时间为３６０ｍｉｎ时出现了晶粒异常生长。ＨＲＥＭ分     

粒子型块状TiO_2气凝胶的制备与表征

以钛酸丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法和超临界干燥,成功制备了酸催化的粒子型块状TiO2气凝胶,并用BET、TEM、SEM、IR等仪器对其结构性能进行了表征。结果表明,该气凝胶具有较高的比表面积(713.9m2/g)和较低的密度(最低为35mg/cm3),网络分布不均匀,孔径较小,孔径分布主要集中在10～25nm。红外光谱表明,该气凝胶是由钛的羟基氧化物组成,不存在碳氧键。     

(Sr2+,Bi3+,Si4+,Ta5+)掺杂的TiO2压敏陶瓷中Ta5+的研究

研究Ta2 O5对 (Sr,Bi,Si,Ta)掺杂的TiO2 基压敏陶瓷压敏特性及电容特性的影响 ,发现按配方TiO2 0 .3%(SrCO3 Bi2 O3 SiO2 ) 0 .1 %Ta2 O5配制的样品具有最低压敏电压 (E1 0mA =1 .2V·mm- 1 )、最大相对介电常数 (εra=2 .0 0 2× 1 0 5)及较小非线性系数 (α =2 .6 )。考虑到材料的低压敏电压和大介电常数的要求 ,Ta2 O5最佳掺杂量在 0 .0 85mol%与 0 .1mol%之间。     

TiO2光催化抗菌陶瓷的制备

制备了SiO2-Zr3(PO4)4改性的TiO2粉体,将其添加到陶瓷釉料中,研制出了TiO2光催化抗菌陶瓷,分别就改性TiO2粉体的光催化活性和TiO2光催化抗菌陶瓷的光催化抗菌机理进行了研究.研究表明,37.2%Zr3(PO4)4和11.5%SiO2改性的TiO2粉体经1323K处理后,仍具有较好的光催化活性,将其添加到陶瓷釉料中制备出的TiO2先催化抗菌陶瓷对大肠杆菌的抑菌率达98%.