氧等离子体处理ZnO纳米纤维材料的制备及其对丙酮气敏性能的研究

采用静电纺丝法制备了ZnO纳米纤维材料并使用氧等离子体对其进行表面处理.通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),BET比表面积测试以及X射线光电子能谱分析(XPS)等手段对样品的结构与形貌进行了表征分析.将氧等离子体处理前后的ZnO纳米纤维分别制成气体传感器,对浓度为1×10-6~100×10-6(体积分数)丙酮气体的敏感特性进行了测试分析.测试结果表明,氧等离子体处理后的ZnO纳米纤维响应值较未处理的ZnO纳米纤维有大幅度的提升,最佳工作温度也有所降低,且对甲醛、苯、甲苯、二甲苯等几种干扰气体表现出更好的选择性.从晶粒间势垒和耗尽层厚度等角度初步分析了氧等离子体处理改善ZnO气敏特性的机理.     

氧化锌纳米棒/单晶硅的酒精传感器研究

首先采用射频溅射在单晶硅(Si)上制备氧化锌(ZnO)薄膜,作为生长ZnO纳米棒的晶种层,再在水热条件下生长ZnO纳米棒.X射线衍射、X射线能量色散谱,扫描电镜及室温光致发光谱对样品的物相结构、成分、表面微观形貌和晶体缺陷进行了表征.结果表明合成的ZnO纳米棒是六方纤锌矿结构,长径比较高,结晶良好.研究了ZnO纳米棒/单晶Si传感器在空气和酒精气体中的电压-电流(Ⅰ-Ⅴ)特性,阻抗谱及响应-恢复时间.该传感器在+6 V的偏置电压下,其电阻在0.08 g/L酒精气体中下降71%,响应时间小于1 min,可以作为一种新型的酒精气体传感器.     

ZnO纳米棒修饰的QCM气体传感器检测NH_3研究

主要介绍了ZnO纳米棒修饰的石英晶体微天平(QCM)气体传感器的制备与测试。采用两步法在石英晶振片表面制备直径为100 nm的ZnO纳米棒敏感膜,构成QCM NH3传感器。检测系统为自主研发的基于LabVIEW平台的QCM气体传感器频率测试软件。检测NH3的体积分数为5×10-6~50×10-6,响应时间均在10 s以内,最大频差值为10.9 Hz,响应最大频差值与NH3体积分数呈现良好的线性关系。室温条件下,ZnO纳米棒敏感膜可以完全实现吸附解吸过程,具有可逆性。该传感器性能稳定,响应灵敏,具有重复性。     

氧化锌基乙醇气体传感器研制及特性研究

利用水热法合成了不同形貌的ZnO基纳米结构气敏材料,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜 (SEM)对其进行了结构表征和分析。制备成旁热式气体传感器,测试了其对乙醇(C2H5OH)的气敏特性。实验结果表明：基于ZnO纳米花制作出的传感器比纳米球状传感器对C2H5OH具有更高的灵敏度,在200oC下对50ppm的C2H5OH灵敏度为34.7,是球状ZnO基传感器的1.7倍;两种ZnO基传感器对C2H5OH均表现出较好的重复性,在最佳工作温度下对C2H5OH的响应恢复时间均在15秒以内;最后对ZnO基C2H5OH气体传感器的气敏机理进行了讨论。     

基于ZnO传感器的高流速气体压力测试

针对机械系统中气体轴承间气膜压力的分布检测,提出并研发了一种基于ZnO传感器的检测方法。ZnO纳米颗粒敏感材料采用化学沉淀法制备;用X射线衍射和扫描电镜对其进行了表征。利用ZnO传感器的响应电压与动态气体压力的关系,成功测试出高压动态气体的压力。分析了氧气吸附、压电效应和热传导对响应电压的影响,拟合出对应的气体压力-响应电压关系曲线,本研究为高流速气体压力的测试提供了一种新途径。     

PdO修饰的SnO2纳米球的制备及其气敏特性研究

通过溶剂热法和退火处理制备了不同浓度(0 mol％,2 mol％,5 mol％,10 mol％)PdO修饰的SnO2纳米球.采用X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱分析仪(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对材料的物相、元素种类和形貌进行了表征,并制成气敏元件,对氢气(H2)进行气敏测试.实验结果表明:5 mol％PdO修饰的SnO2纳米球气体传感器最佳工作温度为175℃,其对100×10-6氢气灵敏度达到19,是纯的SnO2纳米球的灵敏度的3倍.最后,对PdO修饰氧化锡纳米球气体传感器气敏机理进行了分析讨论.     

基于Au NPs-CeO2@PANI纳米复合材料固定化酶的葡萄糖生物传感器

制备了一种基于金纳米粒子(Au NPs)、氧化铈纳米颗粒(CeO2)和导电聚苯胺(PANI)的具有核壳结构的纳米复合材料(Au NPs-CeO2@PANI),利用该纳米复合材料和壳聚糖形成的复合膜成功实现了对葡萄糖氧化酶(GOD)的固定.采用透射电镜和X射线衍射对Au NPs-CeO2@PANI材料进行了表征.电化学方法研究了传感器性能,结果表明基于Au NPs-CeO2@PANI纳米复合材料修饰的葡萄糖生物传感器线性范围为6.2×10-6 mol/L～2.8×10-3 mol/L,响应时间为5 s,检测下限为1.0×10-6 mol/L;相同条件下Au NPs-CeO2@PANI纳米复合材料修饰的电极也显示出了比单一或二者复合的纳米材料修饰电极更优越的性能.     

Ni掺杂SnO2花状微结构的制备及其气敏特性研究

采用水热法合成了纯SnO2和4 mol%Ni掺杂SnO2花状微结构.利用X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱分析仪(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)对其晶相、成分进行了表征,对制备的纯的和Ni掺杂SnO2传感器性能进行了测试.实验结果表明:Ni掺杂可以显著改善SnO2微结构的气敏特性.在最佳工作温度(280℃)条件下,4 mol%Ni掺杂SnO2传感器对100×10-6甲醇的响应可达到13.0,其响应是纯SnO2气体传感器的2.4倍.同时,其具有快速的响应/恢复时间(6 s/5 s),较低的检测极限(1×10-6),以及对甲醇的良好选择性.最后,对Ni掺杂SnO2气体传感器的气敏机理进行了分析讨论.     

Pr6O11/SnO2复合材料的制备及对异丙醇气敏特性的研究

通过水热法和退火处理制备了不同Pr浓度(0%,1%,2%,4%)的Pr6O11/SnO2复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等方法对制备材料的物相结构、微观形貌和元素组成进行了表征,并制成旁热式气敏元件,对异丙醇气体进行气敏测试。实验结果表明,基于2%样品的Pr6O11/SnO2气体传感器的气敏性能最佳,在最佳工作温度200℃下对100×10^-6异丙醇气体响应达到16.2,是纯相SnO2传感器响应的2.3倍。最后,对基于Pr6O11/SnO2复合材料气体传感器的气敏机理进行了分析讨论。     

铁酸锌气体传感器的制备及丙酮气敏特性的研究

采用水热法制备得到铁酸锌(ZnFe2O4)纳米球和纳米片状中空球粉末,利用X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(SEM)对样品进行了物相分析和形貌观察.利用测试平台检测了两种纳米材料对丙酮的气敏特性,利用铁酸锌纳米片状中空球制备的传感器对丙酮的气敏特性比纳米球更好,在检测范围内(0.8×10-6～500×10-6)表现出更高的灵敏度和较短的响应恢复时间,并具有较好的线性、稳定性和选择性.     

Pd掺杂ZnO纳米线的乙醇气敏特性研究

研究以贵金属Pd作为掺杂剂的ZnO纳米线敏感元件的乙醇气敏性能。采用水热法在叉指电极上直接制备出具有c轴取向的ZnO多晶纳米线。用SEM,XRD和EDS分析手段观测了材料的微观结构,并对其乙醇气敏性能进行了测试。实验结果表明:对于体积分数为200×10-6的乙醇气体,Pd掺杂的ZnO纳米线在灵敏度(8.17)、工作温度(325℃)和响应恢复时间(15,8s)上优于纯的ZnO纳米线。最后,对Pd掺杂的气敏机理进行了讨论。     

基于环形微热板的ZnO微气体传感器设计

提出一种新型的设有环形结构微热板的硅基ZnO微气体传感器。利用ANSYS软件,将环形电极结构与传统的蛇形结构进行温度分布的模拟仿真,发现该结构能供给传感器更高的温度且中心温度分布均匀,进而解决了现有传感器功耗大的缺点。通过对RF磁控溅射ZnO薄膜的工艺摸索,得出了适宜作气敏薄膜的制备参数。该传感器在250℃下对（200-1000）×10-6CH4气体有很好的响应。     

基于TDLAS-WMS的近红外痕量CH_4气体传感器

为了对煤矿CH4气体进行实时监测,基于混合可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)与波长调制光谱(WMS)的检测技术,采用中心波长为1.65μm的分布反馈(DFB)激光器,设计并研制出痕量CH4气体传感器。利用自主设计的DFB激光器温度控制器,通过调节激光器工作温度,进而使其发光光谱扫描CH4气体的吸收跃迁谱线。同时利用WMS检测技术将待测信号频率移至高频区,减小1/f噪声。利用该痕量CH4气体传感器,在被测气体体积分数为(0~106)×10-6的范围内,对二次谐波信号进行了提取。测试结果显示:在(0~106)×10-6范围内相对测量误差小于7%,检测下限为11×10-6。同时,研究人员可以通过更换其他波长的激光器,实现对其他气体的检测。     

臭氧处理对石墨烯基NO_2气体传感器气敏性影响

通过臭氧处理制备了一种简单、高效、可重复使用的单层石墨烯基NO2气体传感器,并研究了纯的和经过臭氧处理的NO2气体传感器的响应特性和恢复特性。实验表明:经臭氧处理75s后的石墨烯基气体传感器对10×10-6NO2响应度可达到30%以上,是未经臭氧处理的石墨烯基气体传感器的2.8倍,且其响应的最低体积分数达150×10-9,低于世界卫生组织(WHO)空气质量标准(200×10-9,1h平均值)。     

基于ZnO/Glass声表面波器件的高速紫外传感特性研究

基于氧化锌/玻璃(ZnO/Glass)结构的声表面波(SAW)器件可以用来制作性能优良的紫外探测器。使用有限元分析软件COMSOL Multiphysics仿真了该种结构的声表面波器件,并得到其S11参数。基于仿真结果,制备了相应的SAW器件,实验所用ZnO薄膜采用直流反应磁控溅射方法沉积,所制备的ZnO薄膜呈(0002)取向。基于该种结构的SAW紫外探测器对紫外光的反应时间仅3 s,其紫外探测的灵敏度高达36.4×10-6/mW/cm2。     

不同形貌ZnO气敏材料的制备及影响气敏性因素分析

以锌盐和碱为原料,采用水热和溶剂热法合成了三种形貌的氧化锌粉体,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)对产物的结构和形貌及表面化学状态进行了表征,并将粉体制备成厚膜型气敏元件,测试了其对几种还原性气体的气敏性能,结果表明:在工作温度为395℃时,三种形貌氧化锌对相同浓度的同种测试气体的灵敏度大小顺序为:菜花状氧化锌﹥棒状氧化锌﹥六棱柱状氧化锌。并对影响氧化锌材料气敏性的各种因素进行了分析。     

多壁碳纳米管与聚(2-乙酰基-5-溴噻吩)复合纳米材料修饰玻碳电极同时检测对苯二酚、邻苯二酚和对甲苯酚

该文利用多壁碳纳米管(MWCNTs)和聚(2-乙酰基-5-溴噻吩)复合纳米材料修饰电极,用于同时检测对苯二酚(HQ)、邻苯二酚(CC)和对甲苯酚(PC)。通过循环伏安法(CV),示差脉冲伏安法(DPV)和透射电镜(TEM)表征了该复合纳米材料的电化学性能和表面形貌。结果表明该电极对HQ、CC和PC具有较高的灵敏度和选择性。DPV峰电流与HQ、CC和PC的浓度在1.0×10-5～8.0×10-4mol/L,5.0×10-6～5.5×10-4mol/L和5.0×10-6～7.5×10-4mol/L范围内分别呈良好的线性关系,且检测限分别为3.0×10-6 mol/L,1.7×10-6 mol/L和2.0×10-6mol/L。     

基于中红外QCL的痕量CO气体传感器

为了减少CO爆炸给国民经济造成的巨大损伤,提出了一种能够快速地监测环境空气中痕量CO的气体传感器。由于CO分子基频吸收谱带的吸收线强要比泛频带和组合频带的吸收线强高出2～3个数量级,选择激射中心波长为4.65μm中红外量子级联激光器（QCL）作为光源,同时再配合长光程Herriott气室提高了CO体积分数检测下限。同时,该传感器采用单光源双探测器差分光学结构,消除了电调制光源所带来的不稳定性。实验表明：该传感器CO体积分数检测下限为2×10-6,并且操作人员可以通过替换在不同波长下运行的中红外QCL来测量其它气体。