聚噻吩/WO_3复合纳米材料的制备及气敏性能

采用水合肼法制备WO3粉体,再以无水FeCl3作氧化剂,通过原位化学氧化聚合制备了不同聚噻吩(PTh)掺杂量的PTh/WO3复合纳米材料。并研究了用其制备的气敏元件的气敏性能。结果表明:气敏元件对H2S和NOx有较高的灵敏度和较好的选择性。用质量分数w(PTh)为5%的PTh/WO3复合纳米材料制备的气敏元件,在加热电压为2.25V时,对体积分数φ(NOx)为5×10–6的灵敏度可达77.14;用w(PTh)为20%的PTh/WO3复合纳米材料所制之气敏元件,在加热电压为2.43V时,对φ(H2S)为20×10–6的灵敏度达63.27。     

微波辅助合成纳米WO_3/TiO_2复合材料及其气敏性能

为改善WO3基敏感材料的气敏性能,采用微波回流法一次性合成了纳米WO3/TiO2复合材料,并研究TiO2掺杂量对用其制备的气敏元件气敏性能的影响。结果表明:此气敏元件对体积分数为100×10-6的NOx、二甲苯、H2S和丙酮气体具有较强的敏感性,掺杂w(TiO2)为20%的元件,对H2S和NOx的灵敏度分别为31.18和695.84;掺杂w(TiO2)为30%的元件,对二甲苯和丙酮的灵敏度分别为39.19和35.69。     

水热法制备Co掺杂WO_3气敏材料及其性能研究

采用水热法合成了Co掺杂的纳米WO3气敏材料,研究了不同含量Co掺杂的WO3气敏材料的气敏性能以及环境湿度对其性能的影响。结果表明,少量Co掺杂可以提高WO3的气敏性能,Co掺杂量为质量分数0.8%的WO3基气敏元件对H2S和NOx具有很好的选择性,灵敏度分别高达183.214和1 619.726,并且该元件具有很好的抗湿性。     

Na+对WO3气敏性能的影响

分别用钨酸钠或钨酸铵溶液及浓盐酸作原料,用直接沉淀法制备了含Na+和不含Na+的WO3粉体,并用XRD及粒度分布测试仪对其进行了表征。结果表明:产物分别是WO3/Na2W4O13混合氧化物及纯WO3,前者的平均粒径为4.459μm,后者为1.366μm。气敏测试结果表明:含Na+的WO3/Na2W4O13气敏元件对体积分数为50×10–6的H2S的灵敏度是164,恢复时间为35s。纯WO3气敏元件对体积分数为50×10–6的NO2及Cl2的气敏性能较好,其灵敏度分别为468与1635。     

ZnS掺杂WO_3纳米粉体的制备及H_2S气敏性能

采用共沉淀法制备了w(ZnS)为0~0.2%的ZnS-WO3纳米粉体,利用X射线衍射仪分析了粉体的微观结构,探讨了ZnS掺杂量、工作温度对由所制粉体制成的气敏元件的气敏性能的影响。研究发现:适量的ZnS掺杂抑制了WO3晶粒的生长,提高了粉体对H2S的灵敏度。其中,掺杂ZnS的质量分数为1.0%的烧结型气敏元件,在160℃时对体积分数为0.001%的H2S的灵敏度达到87,响应时间7s,恢复时间12s。     

掺SiO2的WO3纳米粉体的合成及其NO2气敏特性

采用sol-gel法制备了一系列掺有SiO2的WO3纳米粉体,通过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,测试了材料的气敏性能,探讨了煅烧温度、掺杂量、工作温度等对材料气敏性能的影响。研究发现:适量SiO2的掺杂有利于提高WO3对NO2气体的灵敏度,其中SiO2掺杂量为3%(质量分数)的气敏元件,在150℃工作温度下,灵敏度达713,响应–恢复时间分别为7s与26s。对WO3的NO2气敏机理也进行了探讨。     

四针状ZnO晶须(T-ZnO)的掺杂及其气敏特性研究

采用高温固溶工艺制备了Al3+,Fe3+和Ag+掺杂的T-ZnO气敏材料,并制作了烧结型厚膜气敏元件,测试了元件对H2S,NH3,C2H5OH和H2的敏感特性,研究了掺杂剂、掺杂工艺和材料形貌结构对T-ZnO材料气敏特性的影响规律。结果显示,T-ZnO材料对H2S和C2H5OH气体灵敏度较高,对H2和NH3等气体灵敏度较差;经过H2气氛热处理,掺物质的量百分数为0.1%Al3+的T-ZnO对气体表现出很高的灵敏度,在268.5℃时,对体积分数为10-4的H2S的灵敏度达160;同时,Al3+掺杂工艺改善了材料对H2S和C2H5OH的恢复-响应特性。在Fe3+掺杂ZnO样品中,出现第二相(ZnFe2O4)可以提高对气体的灵敏度。     

CuO-TiO2气敏材料的制备及其低温丙酮气敏特性研究

采用溶胶-凝胶法制备了CuO掺杂TiO_2纳米材料并用于丙酮气敏传感器制备,通过XRD和SEM对样品的物相结构和表面微观形貌进行表征,利用EDS对样品的元素种类与平面分布进行了分析,研究了CuO掺杂量、工作温度、光激发等对元件气敏性能的影响。结果表明,CuO-TiO_2对丙酮表现出良好的选择性,掺杂6.6%(质量分数)CuO的CuO-TiO_2,经500℃退火后,在75℃下,对体积分数为1000×10~(-6)丙酮的灵敏度达到106.71,响应时间和恢复时间均为2 s;同时研究还显示光激发可以有效提高元件的气敏性能,紫外光照射下元件对丙酮的灵敏度相比无光条件下增幅95%,而可见光照射下元件对丙酮的灵敏度相比无光条件下仍能增幅50%。     

共沉淀法SnO_2-WO_3粉体的气敏性能研究R&D

采用化学共沉淀法制得不同掺杂量的SnO2-WO3粉体,探讨了掺杂量、热处理温度、元件工作温度与WO3气敏性能的关系。研究发现:SnO2的添加抑制了WO3晶粒的生长,提高了其气体灵敏度。其中以0.5%(质量分数)的掺杂量为最佳,可进行H2S气体的选择性检测。     

Ti02-SnO2紫外光照下对醇类气体气敏性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同配比的TiO2-SnO2纳米复合材料,以其作为气敏材料制备成旁热式气敏元件,研究了气敏元件在紫外光照下的气敏特性。结果表明,复合材料平均晶粒尺寸为19 nm,SnO2晶型为金红石型,气敏元件的电导在紫外光照下增加,对醇类有机挥发性气体的气敏灵敏度也显著提高,气敏元件的电阻、灵敏度均随TiO2含量的增加而增大。工作温度160℃时对乙醇气体的灵敏度为18,240℃时灵敏度为52,是无光照时的1.6倍,响应时间为5 s,恢复时间为9 s。     

新型NO2薄膜气敏元件的研究

采用射频反应磁控溅射方法制备了氧化钨/多壁碳纳米管(WO3/MWCNTs)薄膜材料,并在此基础上研制NO2气敏元件.采用X射线衍射仪(XRD)、X光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)来研究WO3/MWCNTs材料的表面形貌、表面化学状态、表面化学元素等材料特性.研究结果表明,MWCNTs已经掺杂进WO3材料,合成的WO3/MWCNTs气敏元件表现出对NO2气体有较高的灵敏度和较好的响应-恢复特性,并解释了该元件的工作机理.     

气敏元件室温光激发气敏性能研究

研究了WO3掺杂的ZnO基气敏元件在紫外(UV)光激发下,对乙醇气体的室温气敏性能。结果表明:在UV光照射下,各元件在室温下对体积分数为100×10–6的乙醇气体显示了很好的光敏、气敏性能,响应、恢复时间均在8s以内,其中以掺杂X(WO3)为1%的元件W(1)为最佳,从而实现了室温下的气敏测试。     

CeO2-TiO2复合氧化物的气敏催化性能

采用溶胶-凝胶法制备CeO2-TiO2复合氧化物催化剂,取代贵金属催化剂在不同工艺下制备气敏催化元件,研究在C4H10气氛中催化剂浓度和制备工艺对气敏催化性能的影响.结果表明,CeO2-TiO2复合氧化剂具有气敏催化活性,用它制作的催化元件的灵敏度与催化剂浓度、载体焙烧温度及表面改性等因素有关.选择最佳制备条件,其灵敏度相当于贵金属催化剂的灵敏度,同时具有良好的抗毒性.     

CeO2-TiO2复合氧化物的气敏催化性能

采用溶胶-凝胶法制备CeO2-TiO2复合氧化物催化剂,取代贵金属催化剂在不同工艺下制备气敏催化元件,研究在C4H10气氛中催化剂浓度和制备工艺对气敏催化性能的影响.结果表明,CeO2-TiO2复合氧化剂具有气敏催化活性,用它制作的催化元件的灵敏度与催化剂浓度、载体焙烧温度及表面改性等因素有关.选择最佳制备条件,其灵敏度相当于贵金属催化剂的灵敏度,同时具有良好的抗毒性.     

NiSnO3纳米粉体的常温固相合成及其气敏特性

以镍盐、四氯化锡及NaOH为原料,在常温条件下采用固–固相化学反应法制备钙钛矿型复合氧化物NiSnO3粉体。并用X射线粉末衍射(XRD),透射电镜(TEM)等对其进行表征。结果表明:产物基本上是NiSnO3,平均晶粒为60nm左右。将样品制成旁热式气敏元件测试其气敏特征,结果表明:在290℃时对乙醇有较高灵敏度,但对H2和LPG灵敏度较低,且其响应恢复特性较好。     

掺Sm2O3的SnO2纳米粉体对C2H2气敏特性的研究

用化学沉淀法制备了SnO2纳米材料,利用XRD和SEM对合成产物进行了表征.采用旁热式结构制成了以SnO2为基体材料,掺杂Sm2O3的气体传感器.通过元件对C2H2气敏特性的测试表明:Sm2O3的掺杂可以明显地提高SnO2气敏材料对C2H2气体的灵敏度,当工作温度为180℃,C2H2浓度为1000ppm时,元件的灵敏度为64,响应恢复时间分别为3和20s.讨论了不同相对湿度对元件气敏特性的影响.     

掺Sm2O3的SnO2纳米粉体对C2H2气敏特性的研究

用化学沉淀法制备了SnO2纳米材料,利用XRD和SEM对合成产物进行了表征.采用旁热式结构制成了以SnO2为基体材料,掺杂Sm2O3的气体传感器.通过元件对C2H2气敏特性的测试表明:Sm2O3的掺杂可以明显地提高SnO2气敏材料对C2H2气体的灵敏度,当工作温度为180℃,C2H2浓度为1000ppm时,元件的灵敏度为64,响应恢复时间分别为3和20s.讨论了不同相对湿度对元件气敏特性的影响.     

掺Sm~(3+)的WO_3纳米粉体的制备及其NO_2气敏性能

通过固相研磨法制得了一系列掺有Sm3+的WO3纳米粉体,利用XRD、TEM等测试手段,对其物相﹑结构进行了表征。结果表明:掺Sm3+的WO3纳米粉体结晶良好,平均粒径为50nm。利用该纳米粉体制成气敏元件,并采用静态配气法测试了元件的气敏性能。研究发现:当掺杂x(Sm3+)=0.5%时,元件在160℃下对体积分数为30×10-6的NO2气体的灵敏度高达169,响应时间为8s,是一种较为理想的低温NO2气敏元件。     

La_2O_3掺杂WO_3纳米粉体的制备及气敏性能

以胶溶法制备的WO3和sol-gel法制备的La2O3为原料,采用固相研磨法制备了掺杂剂质量分数w(La2O3)为0.5%～7.0%的La2O3-WO3纳米粉体,利用XRD、TEM等测试手段分析了粉体的微观结构,采用静态配气法测试了由所制粉体制成的气敏元件对丙酮的气敏性能。结果表明,制得的La2O3-WO3纳米粉体结晶良好,平均粒径为60nm;当工作电压为4.5V,w(La2O3)为5.0%时,粉体在600℃下烧结制得的气敏元件对体积分数为50×10–6的丙酮的灵敏度可达37.6,响应时间和恢复时间分别是1s和11s。     

WO3的气敏特性研究

通过实验,结合气敏元件分析方法,对WO3气敏元件的气敏特性、响应与恢复时间、电阻特性、初期驰豫特性进行了系统分析。为进一步开发研制WO3气敏元件提供了可靠的数据。