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.     

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.     

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.     

聚乙二醇修饰纳米二氧化锡的制备及气敏特性

以五水四氯化锡为原材料,聚乙二醇为表面包覆剂,用沉淀法制备出二氧化锡纳米粉体.将制得的二氧化锡纳米粉体经过研磨、涂覆、烧结、焊接、老化等步骤即制得旁热式烧结型二氧化锡气敏元件.取少量二氧化锡纳米粉体采用X射线衍射、比表面测试、扫描电镜和透射电镜等测试手段对材料的结构、比表面积和形貌进行了表征;采用静态配气法测试了气敏元件对乙醇、甲醛、丙酮、甲醇等气体的气敏性能.结果表明:制备的二气化锡粉体粒径非常小且均一性比较好,颗粒大小约为5～8nm;比表面积极大,最高达到每克73.29平方米,具有多孔结构,最可几孔径为4.7～6.1nm,多孔结构可形成气体通道有利于气体分子扩散,从而提高气敏性能.通过添加聚乙二醇作为表面包覆剂对二氧化锡进行修饰,提高了二氧化锡材料的气敏性能,研究表明各元件对乙醇、甲醛、丙酮、甲醇等气体都具有很高的灵敏度,具有较大的应用前景.     

α-Al2O3电容薄膜湿度传感器

论述了氧化铝薄膜电容湿度传感器的性能,提出了采用α-Al2O3薄膜作湿敏层的新型氧化铝薄膜湿度传感器,简述了该湿敏元件的制备方法和基本特性。最后讨论了目前尚存在的问题。     

纳米氧化钛基气敏材料的合成与气敏性能研究

采用溶胶凝胶法制备了纳米二氧化钛粉末,并与均匀沉淀法制备的纳米二氧化锡粉末复合,制备出纳米TiO2-SnO2复合材料.通过硝酸银掺杂制得TiO2-Ag+,TiO2-SnO2-Ag+(Ti/Sn一2:1),TiO2-SnO2-Ag+(Ti/Sn=3:1)三类气敏材料,采用静态配气法测试了气敏元件对乙醇,甲醇和甲醛的气敏特性.实验结果表明,TiO2复合SnO2并掺杂适量Ag+能显著改善TiO2的气敏性能,其中Ti:Sn=2的复合材料气敏性能优于Ti:Sn=3的复合材料.     

纳米钛酸钡湿敏元件的两种结构

用纳米钛酸钡粉末制成电阻式和电容式两种结构的湿敏元件,测量了两种结构元件在不同相对湿度,以及不同频率时的电阻、电容、阻抗等电学参数,对其特性曲线进行了对比分析.讨论了湿敏元件的感湿机理.研究表明,感湿特性主要是由纳米材料丰富的颗粒界面吸附水分产生表面效应和界面效应引起的.     

组分对PI/TiO_2纳米复合薄膜电学性能的影响

采用原位聚合法制备聚酰亚胺/二氧化钛(PI/TiO2)纳米复合薄膜.利用扫描电镜、X射线衍射仪对复合薄膜进行表征及结构分析,研究无机组分对复合薄膜电学性能的影响.结果表明,TiO2颗粒与PI基体相容性好、分布较均匀.随着无机组分的增加(0~7%),复合薄膜的击穿场强先升高后降低,在1%组分处达到最大值240 kV/mm;复合薄膜的耐电晕寿命持续增加;介电常数先降低后升高,在3%组分处达到最小值3.11,在7%组分处为3.49;电导率与介电损耗随组分变化不大,在102Hz频率下,薄膜电导率均小于6.0×1013S/cm;聚酰亚胺/二氧化钛纳米复合薄膜具有良好的介电性能与热稳定性.     

微粒子温—湿—气传感器

本文介绍一种微粒子温—湿—气传感器,它利用硅平面工艺制成PN结测温元件和扩散电阻加热器;用高频溅射法制成微粒子和超微粒子复合氧化物湿敏气敏薄膜。完成了氧化物与硅等不同禁带宽度材料的兼容;硅平面工艺与薄膜工艺的兼容。传感器可在-40℃～+150℃范围测温,在室温下可测量环境相对湿度,对敏感膜加热到200℃～300℃可测酒精气体和一氧化碳气体。     

一种电容型高分子湿度传咸器研究

研究一种电容型高分子湿度传感器，选择了耐热好，抗溶剂腐蚀的聚酰亚胺作湿敏薄膜，制成湿度传感器．对传感器的结构、感湿机理进行了讨论。其工作原理是湿度改变引起聚酰亚胺膜介电系数变化从而导致电容变化．对元件的制造工艺和湿敏特性进行了实验研究．认为这种高分子电容湿度传感器是一种性能优良的传感器．它将有着广阔的应用前景．     

一种电容型高分子湿度传感器研究

研究一种电容型高分子湿度传感器，选择了耐热好，抗溶剂腐蚀的聚酰亚胺作湿敏薄膜，制成湿度传感器。对传感器的结构、感湿机理进行了讨论。其工作原理是湿度改变引起聚酰亚胺膜介电系数变化从而导致电容变化。对元件的制造工艺和湿敏特性进行了实验研究。认为这种高分子电容湿度传感器是一种性能优良的传感器。它将有着广阔的应用前景。     

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.     

粉末溅射SnO2／CeO2薄膜酒敏元件

介绍粉末溅射SnO2/CeO2酒敏薄膜特性的研究和气敏元件及气敏层参数的设计。介绍元件热功耗的规律,反应温度的规律,测试电压对灵敏度的影响的规律。讨论了用相对灵敏度消除湿度影响的设想,以及对低功耗元件,简单气敏元件集成电路研制等问题。     

Nd2O3—SnO2薄膜气敏元件的研制

研究了Ｎｄ２Ｏ３－ＳｎＯ２复合薄膜气敏元件的制作工艺和敏感性能，测量结果表明，这种元件对乙炔气体敏感，且具有选择性好，灵敏度高等优点。     

复数电压法电容式湿敏元件性能测试数学模型

针对目前湿敏元件在生产过程中还停留在手工测试而存在的一些问题,对电容式湿敏元件进行了详细分析,利用电容式湿敏元件的等效形式,阐述了使用复数电压法对湿敏元件的测量过程,建立了复数电压法电容式湿敏元件性能测试数学模型.该数学模型经过实验测试,湿敏元件测量范围在30～100pF之间,测量的相对误差可达±0.2％.     

二氧化锡中氧空位浓度与气敏性能关系的研究

用氢气还原二氧化锡,通过控制还原时间得到不同氧空位浓度的二氧化锡气敏材料,对其进行了XRD、XWS和SEM分析及比表面测定,讨论了二氧化锡气敏材料的氧空位浓度与其气敏性能的关系,提出通过控制氧空位浓度可以达到提高二氧化锡气敏材料性能和其特性稳定的目的.     

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.     

基于MIL-88A的柔性湿敏纤维制备及其性能表征

为了克服传统电子湿敏传感器易脆的缺点,制备了一种柔性湿敏纤维并对其性能进行表征。以聚二甲基硅氧烷(PDMS)柔性纤维为基底,将MIL-88A作为湿敏材料负载在PDMS纤维表面制得该纤维;探究了MIL-88A在吸湿/脱湿过程中给纤维带来的形状变化,并且使用饱和盐溶液模拟相对湿度的测试来进一步观察纤维变形;结合形貌表征和结构分析研究湿敏纤维形状变化的机理。结果表明:PDMS纤维表面已成功负载MIL-88A晶体;湿敏纤维的形状能够在升高湿度过程逐渐舒展、在降低湿度过程逐渐收缩,并且在以饱和盐溶液模拟相对湿度时也有相似的形状变化,表明其具有良好的形状记忆性和可重复性;拉伸应力-应变曲线和热重分析曲线分别表明,该纤维具备一定的机械性能和热稳定性。结果表明此柔性湿敏纤维可以用于对环境湿度的定性表征。     

基于MCM-41 的高灵敏度和高稳定性的QCM 湿度传感器研制

利用介孔材料MCM-41作为石英晶体微天平(Quartz Crystal Micro-Balance,QCM)质量型传感器的湿敏材料来构建湿度传感器。采用X-ray、SEM、BET等对样品的结构和形貌进行了表征和分析,并系统研究了其湿敏性能。结果表明,该湿度传感器具有湿度量程大(1%～100%RH)、灵敏度高、稳定性好、湿滞小、易于集成化等优点。     

SnO2气敏元件敏感性能的研究

为了探讨具有优良性能的SnO2气敏元件的研制方法,依据半导体晶界气敏理论．以SnO2为基体材料,采用烧结型工艺和溶胶一凝胶方法制备出了气敏器件,并对该元件的气敏特性进行了测试,结果表明,采用溶胶一凝胶方法制备的气敏元件具有较高的灵敏度和低电阻等特点,对氢气响应时间可以达到5s.