ZnO掺杂TiO2厚膜的sol-gel法制备及气敏特性研究

利用钛酸丁酯与无水乙醇的水解反应制备了纳米TiO2厚膜,并对其进行了不同含量的ZnO掺杂和不同温度的退火.通过XRD和SEM对所制备的ZnO-TiO2纳米粉的物相结构和表面微观形貌进行了表征,利用气敏元件测试系统对用其制备的气敏元件的气敏特性进行了检测,研究了ZnO的掺杂量和退火温度对TiO2厚膜气敏性能的影响,并对T...     

Sol-gel法制备ZnO-TiO_2厚膜及其气敏特性研究

以钛酸丁酯的水解反应制备了ZnO掺杂的纳米TiO2厚膜。通过XRD和SEM对不同退火温度下制备出的不同掺杂量的ZnO-TiO2粉体进行物相分析和表面形貌比较,并利用气敏测试系统检测其气敏特性。讨论了掺杂量和退火温度对ZnO-TiO2厚膜气敏特性的影响,同时分析了其气敏机理。结果表明:700℃退火,w(ZnO)=4%的ZnO-TiO2结晶尺寸达到26.8 nm,体现出对丙酮蒸气单一的选择性,灵敏度为8 913,响应和恢复时间均为2 s。     

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%。     

Al掺杂ZnO厚膜的sol-gel法制备及其气敏性能研究

以硝酸锌、硝酸铝和氢氧化钠为原料,采用sol-gel法制备铝掺杂的纳米氧化锌厚膜(样品),并利用XRD和SEM对其微观结构进行了表征。研究了铝掺杂量和退火温度对ZnO厚膜的气敏性能的影响。结果表明:700℃退火、掺w(Al)为2.9%的样品对体积分数为4.0×10–1的丙酮有很好的选择性,最大灵敏度达到7 779左右,最佳工作温度约为162℃,响应、恢复时间均为1 s,最后讨论了铝掺杂纳米氧化锌的气敏机理。     

ZnO薄膜的丙酮气敏特性研究

用直流磁控反应溅射法,分别在Si(111)基片及Al2O3陶瓷基片上制备了ZnO薄膜,并进行TiO2、SnO2、Al2O3或CuO的掺杂和退火处理。用XRD分析了退火前后晶型的变化,利用气敏测试系统对各样品进行了气敏特性测试。结果表明:经过700℃退火后的样品,在最佳工作温度为220℃时,对丙酮有很好的选择性和很高的灵敏度(34.794)。掺杂TiO2或SnO2,可提高ZnO薄膜传感器对丙酮的灵敏度(57.963)。     

掺TiO2的ZnO薄膜气敏特性研究

用直流磁控溅射法分别在Si(111)基片及陶瓷基片上制备掺有TiO2的ZnO薄膜,并进行500℃、700℃退火处理,对掺杂前后ZnO薄膜进行XRD分析,测试各掺杂样品气敏特性.500℃退火后,各掺杂样品对有机气体有较高的灵敏度,随着掺杂时间延长,气敏特性提高.700℃退火后,2 min掺杂的样品对乙醇有很高的灵敏度和很好的选择性,最佳工作温度为220℃左右.而其他掺杂量的样品对乙醇气体灵敏度低,随着掺杂时间延长,气敏特性降低.     

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。     

退火温度对NdFeO_3微结构及酒敏性能的影响

采用sol-gel法制备了具有单一斜方钙钛矿结构的NdFeO3样品,研究了退火温度对NdFeO3样品的晶格常数、微结构、电性能及酒敏特性的影响。结果表明:随着退火温度的提高,样品的晶胞体积减小,晶粒度变大,利用该样品制成的气敏元件的电导也随之增大。800℃退火的样品显示出最佳酒敏特性,元件对体积分数为5×10–4的乙醇的最大灵敏度高达151.69,不同退火温度的样品均显示出较好的低温(90℃左右)工作特性。     

CuO掺杂BFS基厚膜热敏电阻的研制

以固相法制备的BaFe1–xSnxO3(BFS)材料为功能相、BaBiO3为粘结相、CuO为掺杂剂,制备了新型BFS基厚膜热敏电阻浆料,并用此浆料制备了BFS基厚膜热敏电阻。借助SEM和ρ-t特性测试仪,研究了CuO掺杂量对所制电阻显微结构及电性能的影响。结果表明:随着CuO掺杂量的增加,BFS基厚膜热敏电阻的方阻逐渐降低,其B25/85值则先缓慢上升,接着迅速降低,而后又逐渐增加。当CuO质量分数为14%时,所得电阻样品性能较好且具有明显的NTC特性,其方阻、B25/85值及电阻温度系数αR分别为:2.8×105?·□–1,3285K和3.69×10–2℃–1。     

磁控溅射法制备SnO2-CuO薄膜及其气敏特性研究

用直流磁控溅射法分别在Si及陶瓷管上制备掺有CuO的SnO2纳米薄膜,并用马弗炉进行500 ℃和700 ℃的退火处理.利用气敏测试系统对各样品进行气敏特性测试,500 ℃退火的样品对几种被测气体基本都有较高的灵敏度,且随着工作温度的提升,气敏特性下降.700 ℃退火的样品对乙醇具有很好的选择性,表现较好的灵敏度,当最佳工作电压为6.5 V时,在乙醇气体小注入条件下,对样品的测试体现了样品良好的气敏特性.     

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。     

CuO掺杂纳米SnO_2的气敏性能研究

采用柠檬酸溶解–热解法制备纳米SnO2,并对其进行由不同Cu源制备的CuO粉体机械混合掺杂,进而对掺杂氧化物进行XRD表征,采用静态配气法测试其气敏性能。结果表明:少量的CuO机械混合可掺入纳米SnO2粉体的晶格中,以CuSO4为原料制备的CuO掺杂,可有效提高SnO2粉体对H2S气体的气敏性能,且以5%CuO掺杂量(质量分数)在120℃时,对0.0005%H2S的气敏性能最好,灵敏度可以达到4545。     

溶胶–凝胶法WO_3纳米粉体的气敏性能研究

采用溶胶–凝胶法制得了不同掺杂量的TiO2-WO3(TiO2质量分数为0~5%)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。研究发现:适量TiO2的掺杂可改变WO3的晶型,抑制晶粒的生长,提高粉体材料的气敏性能,其中掺杂量为3%的烧结型气敏元件在220℃时对汽油有较高的灵敏度,线性检测范围较宽,且抗干扰能力强。     

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。     

金红石型TiO2气敏材料的研究

采用预处理、高价氧化物掺杂、长时间烧结等手段,降低了金红石晶型TiO2的阻值。借助XRD和器件测试方法,对其结构和元件参数进行了分析,结果表明:TiO2粉末在1050℃下退火1h,能完全转化为稳定的金红石型结构;对金红石型结构的TiO2经N2气氛预处理、掺入质量分数为10%的Nb2O5、80h(800℃)烧结后,TiO2气敏器件阻值降为780k?,并相应提高了灵敏度,为鱼类食品测鲜领域实现非破坏性、快速准确的测量,探索了一条制作低阻值微型化气敏传感器材料的新工艺。     

sol-gel法制备Yb_2O_3掺杂纳米SnO_2及气敏性能研究

以SnCl_4·5H_2O与柠檬酸为原料,采用sol-gel法制备了掺杂质量分数w(Yb_2O_3)为0~1.0%的Yb_2O_3-SnO_2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NO_2、Cl_2、H_2、H_2S、乙醇、甲醛等气体的气敏性能。结果表明:用该法得到的粉体颗粒粒径小,且均匀;工作温度为100℃时,由掺杂w(Yb_2O_3)为0.4%的SnO_2粉体,在烧结温度600℃制得的气敏元件,对体积分数为30×10–6的NO_2的灵敏度最高可达18224,且该元件具有较好的响应–恢复特性,响应时间和恢复时间分别是20s和15s。     

TiO_2-WO_3纳米粉体的制备及氨敏性能研究

采用共沉淀法制得了w(TiO2)为0~10%的TiO2-WO3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,探讨了烧结温度、掺杂量、工作温度对WO3粉体材料气敏性能的影响。研究发现:TiO2的掺杂抑制了WO3晶粒的生长,提高了WO3粉体材料对氨气的灵敏度,其中,w(TiO2)为1%的烧结型气敏元件,在250~280℃的温度范围内,对氨有较高的灵敏度和较好的响应–恢复特性,并对其氨敏机理进行了探讨。     

SnO_2厚膜NO_2新型气敏元件的研制

根据霍耳效应,用真空镀膜法制备之SnO2厚膜,制备了NO2新型气敏元件,并对其气敏性能进行了测试。结果表明:在一定的温度和湿度下,即使没有加热,元件对体积分数为20×10–6的NO2气体的灵敏度可达5.94,响应时间为36 s,恢复时间为22 s。因此,利用霍耳效应来制作气敏元件是一条可行的新思路。     

双层结构TiO2-WO3气敏薄膜特性的研究

用直流反应磁控溅射法制备了TiO2-WO3双层结构的气敏薄膜,进行了薄膜微结构和化学成分分析,研究了TiO2表面层对WO3气敏特性的影响。实验证明:当TiO2膜厚为30 nm时,WO3薄膜对NO2敏感特性得到改善,TiO2-WO3结构的薄膜对空气中较低浓度的NO2(体积分数为(1~3)×10-5)具有优异的敏感特性和响应特性。最适宜的工作温度为120℃,在一些气体(如CO、H2S、C2H5OH、H2)中对NO2的选择性也大大提高。     

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。