SnO2/NiO复合半导体纳米纤维的制备及气敏性能研究

采用静电纺丝技术结合化学沉淀法和高温煅烧处理, 制备了具有不同Sn含量的SnO₂/NiO复合半导体纳米纤维。采用扫描电子显微镜(SEM), X射线衍射仪(XRD)和能量色散X射线光谱仪(EDS)对样品的形貌, 结构以及各元素含量进行表征。以乙醇为目标气体, 探究SnO₂/NiO纳米纤维的气体传感性质, 以及Sn含量对复合纳米纤维气敏性能的影响。研究结果表明, SnO₂/NiO复合纳米纤维具有三维网状结构, SnO₂复合对NiO纳米纤维的气敏性能具有明显的增强作用。随着SnO₂含量的增加, 复合纤维对乙醇气体的响应灵敏度增强, 其中响应最高的复合纳米纤维在最佳工作温度160 ℃条件下对体积分数为100×10^-6乙醇气体的响应灵敏度为13.4, 是NiO纳米纤维最大响应灵敏度的8.38倍。与市面常见的乙醇气体传感器MQ-3相比, SnO₂/NiO复合纳米纤维的最佳工作温度更低, 响应灵敏度更高, 具有一定的实际应用价值。     

外电场极化对纳米氧化锌结构性能的影响

提高气体选择性是半导体金属氧化物气敏材料研究的关键问题。本文采用微波法制备了纳米ZnO,进一步对其进行了外电场极化处理,研究极化效应对纳米氧化锌性能的影响规律及机制。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及拉曼光谱仪(Raman)对产物的结构、微观形貌、拉曼活性等进行了表征,测定了其在乙醇、丙酮气氛中的气敏特性。结果表明,外电场极化导致ZnO在438cm~(-1)处的拉曼特征峰强度明显降低。随着极化时间延长,纳米ZnO气敏元件在丙酮气体中的灵敏度逐渐升高,在乙醇气体中的灵敏度逐渐降低,外电场极化提高了纳米ZnO对乙醇和丙酮气体的选择性。     

sol-gel法制备的SnO_2-TiO_2厚膜及其气敏特性研究

采用sol-gel法,以钛酸丁酯、四氯化锡为前驱体制备了不同掺杂量的Sn O2-Ti O2纳米粉末,样品经300,500,700和900℃退火后,利用浸渍提拉法,在Al2O3陶瓷管表面制备了Sn O2-Ti O2厚膜。通过XRD和SEM对制备的纳米粉末的物相、形貌进行表征,静态配气法对其气敏性能进行测试,并结合分子轨道理论探讨了气敏机理。实验结果表明,经700℃退火的4%(原子分数)掺杂的Sn O2-Ti O2气敏元件,对乙醇气体具有很好的选择性,在工作温度为63℃时,对乙醇气体的灵敏度可达1 903,响应-恢复时间分别为1和3 s,所制备的气敏元件有望用于乙醇气体的实用化检测。     

α-MoO3纳米棒的制备及其NOx气敏研究

利用水热法制备了正交相三氧化钼(α-MoO_3)纳米棒,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜等研究分析了其微观形貌及结构,并测试了α-MoO_3纳米棒气敏元件对体积分数不同的氮氧化物(NO_x)的气敏性能。结果表明:α-MoO_3纳米棒气敏元件对NO_x气体显示出良好的气敏性能。在200℃的工作温度下,该气敏元件对体积分数20×10~(-6)的NO_2气体的响应值可达23,同时气敏元件具有良好的气体选择性。     

Li掺杂NiO纳米纤维的制备及其气敏性能

以PVP和Ni(CH3COO)2·4H2O为原料采用静电纺丝法制备了Li掺杂的NiO纳米纤维,系统研究了不同浓度的Li掺杂对NiO纳米纤维的HCHO气体敏感性能的影响。实验结果表明,当Li的掺杂量为0.02mol时,NiO纳米纤维对HCHO气体具有最佳的气敏特性;在HCHO气体的体积分数为2000ppm,温度为300℃时,此NiO纳米纤维对HCHO气体的灵敏度为12.12。     

La0.68Pb0.32FeO3纳米材料在低工作温度条件下对CO气体的气敏性研究

采用sol-gel法制备了具有正交钙钛矿结构的La0.68Pb0.32FeO3和LaFeO3纳米粉体.用该粉体制成气敏元件,并测试了该粉体材料在CO气体中的气敏特性,测试结果表明与LaFeO3相比,La0.68Pb0.32FeO3具有更小的粒径、较大的电导值、对CO气体具有更好的气敏性能,特别是工作温度大大降低.与空气中相比,在CO气体中,材料La0.6sPb0.32FeO3的导电激活能增大.     

静电纺丝法制备氧化物纳米纤维及其气敏特性

静电纺丝技术由于简单的装置和制备过程,以及所使用材料的多样和应用领域的广泛,被认为是制备纳米纤维材料最具发展潜力的方法.简述了静电纺丝技术和影响纺丝质量的相关因素;介绍了静电纺丝制备半导体氧化物纳米纤维的方法及纳米纤维在气体传感器领域的应用;比较了几种纳米纤维和纳米线纳米棒等气敏元件的敏感特性;最后分析了纳米纤维具有优...     

聚吡咯复合纳米纤维气敏材料的响应特性

采用静电纺丝法和气相聚合法制备了聚吡咯和聚偏氟乙烯复合纳米纤维气敏材料及气体传感器;研究对比了复合纳米纤维气敏材料与复合薄膜气敏材料对于400×10-6～3600×10-6氨气的室温响应特性。     

Ag-LaFeO3的制备及甲醛气敏性能研究

采用溶胶-凝胶法结合微波化学法制备了Ag-LaFeO3气敏材料。利用热分析(TG-DSC)、X射线衍射(XRD)以及傅里叶变换红外光谱法(FT-IR)对其进行了分析和表征。结果显示所制备的样品为正交钙钛矿结构,含有Ag和LaFeO3两种物相。气敏测试结果表明,当AgNO3与La(NO3)3的摩尔比为1:9时所制备的Ag-LaFeO3元件对1.0×10-6甲醛气体的灵敏度和选择性均优于其它摩尔比的元件,响应恢复时间均约为180s。     

La0.68Pb0.32FeO3纳米材料在低工作温度条件下对CO气体的气敏性研究

采用sol-gel法制备了具有正交钙钛矿结构的La0.68Pb0.32FeO3和LaFeO3纳米粉体.用该粉体制成气敏元件,并测试了该粉体材料在CO气体中的气敏特性,测试结果表明：与LaFeO3相比,La0.68Pb0.32FeO3具有更小的粒径、较大的电导值、对CO气体具有更好的气敏性能,特别是工作温度大大降低.与空气中相比,在CO气体中,材料La0.68Pb0.32FeO3的导电激活能增大.     

Al_2O_3掺杂ZnO微米花对丙酮超高灵敏度和优异选择性

利用水热合成技术,成功制备具有孔道的纯ZnO微米花和Al_2O_3掺杂的ZnO(Al_2O_3-ZnO)微米花。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)对样品的形貌和结构进行表征。利用所得的纯ZnO和Al_2O_3-ZnO样品制备气敏元件,并对其气敏特性进行研究。结果表明:在工作温度为260℃时,基于Al_2O_3-ZnO的气敏元件对100×10~(-6)的丙酮气体的灵敏度约为82.8,约为同条件下基于纯ZnO的气敏元件对丙酮气体灵敏度(18.0)的4.6倍,其响应时间和恢复时间分别为3s和8s,是同条件下干扰气体中灵敏度最高的乙醇气体的灵敏度(26.2)的3.16倍,该元件具有优异的选择性,能成功区分具有相似性质的丙酮和乙醇。此外,Al_2O_3-ZnO器件可检测到0.25×10-6的丙酮气体,其灵敏度约为3.1。     

La_(0.7)Sr_(0.3)FeO_3纳米晶薄膜的制备及FET式气敏元件的研制

采用溶胶凝胶工艺 ,合成出纳米晶La0 .7Sr0 .3FeO3薄膜 ,薄膜为钙钛矿结构 ,平均粒径在 4 0nm左右。利用该薄膜采用平面工艺制作出微米尺寸、室温工作的La0 .7Sr0 .3FeO3纳米薄膜栅OSFET式气敏元件 ,并对其气敏性能进行了测试 ,发现器件的漏电流在乙醇气体中增大 ,在氮氧化物中降低。     

La0.7Sr0.3FeO3纳米晶薄膜的制备及FET式气敏元件的研制

采用溶胶凝胶工艺,合成出纳米晶La07Sr03FeO3薄膜,薄膜为钙铁矿结构,平均粒径在40nm左右。利用该薄膜采用平面工艺制作出微米尺寸、室温工作的La07Sr0.3FeO3纳米薄膜栅OSFET式气敏元件,并对其气敏性能进行了测试,发现器件的漏电流在乙醇气体中zk大,在氮氧化物中降低。     

掺杂Fe_2O_3对ZnO多孔纳米固体厚膜气敏传感器性能的影响

以ZnO纳米粉(平均粒径30 nm)和Fe2O3,纳米粉(平均粒径90 nm)为原料,利用传统的厚膜气敏传感器制备工艺,制备了纯ZnO多孔纳米固体厚膜气敏传感器和掺杂Fe2O3(掺杂量为1wt%,2wt%和5wt%)的ZnO厚膜气敏传感器.分别测试了这四种厚膜气敏传感器的本征电阻(传感器在空气中的电阻值)及其对乙醇,汽油,丙酮,对二甲苯,氢气,甲烷和CO敏感特性.结果表明:当工作温度在较低时,Fe2O13,的掺杂可明显降低ZnO多孔纳米固体厚膜气敏传感器的本征电阻,并提高其工作稳定性,而适量Fe2O3的掺杂可以提高ZnO多孔纳米固体厚膜气敏传感器对乙醇蒸气和汽油的灵敏度.结合对传感器厚膜的显微结构分析结果,我们对出现上述差异的原因进行了初步讨论.     

Pd掺杂纳米ZnO的燃烧法制备及性能研究

以酒石酸为燃料,硝酸锌为氧化剂,采用溶液燃烧法制备了Pd(0~7%(原子分数))掺杂纳米Zn O。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱仪对产物了进行表征,重点讨论了掺杂对Zn O气敏性能的影响。结果表明,在330℃测试条件下,纯Zn O和7%(原子分数)Pd掺杂Zn O气敏元件对体积分数为5.0×10-5的乙醇气体灵敏度分别为21.4和11.2;元件对5.0×10-5丙酮气体的灵敏度分别为2.0和8.8。Pd掺杂显著提高了元件对乙醇和丙酮气体的选择性。     

纺丝法制备多级SnO2纳米纤维及其气敏特性研究

为了提高SnO2的气敏性能,以PVP为有机溶剂,采用静电纺丝法制备了多级结构的SnO2纳米纤维,利用XRD,SEM和TEM等技术对材料的结构、形貌进行了表征,并制备了SnO2旁热式气敏元件.采用静态气体测试系统对SnO2元件进行了气敏测试.在工作温度300℃时,对0.5~50 ppm甲醛进行了气敏测试.测试结果表明:SnO2气敏元件对甲醛气体具有优异的响应灵敏度,快速的响应及响应恢复特性、较好的选择性.采用静电纺丝制备的多级结构SnO2纳米纤维对甲醛表现出良好的气敏特性.     

铟掺杂纳米SnO_2的合成及气敏性能研究

采用一步水热法制备出了掺杂铟和未掺杂的球花状SnO2纳米结构。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)等手段对所得样品的形貌及晶体结构进行了表征,结果表明制得的SnO2纳米结构由厚度约30nm的纳米片组成,晶型为四方金红石型。以掺杂铟和未掺杂的SnO2样品制作了旁热式气敏元件,用于测试样品对乙醇气体的气敏性能。测试结果显示铟的掺入提高了SnO2样品的灵敏度,同时降低了气敏元件的最佳工作温度。最后,提出了铟掺杂提升SnO2纳米材料的气敏性能的可能机制。     

掺多壁碳纳米管的ZnO对乙醇的气敏性能

采用化学气相沉积法制备了多壁碳纳米管(MWNTs),并向ZnO粉体中掺入不同比例的MWNTs,利用扫描电子显微镜(SEM)对合成物进行了表征,以该合成物为敏感材料制成了旁热式结构的气体传感器,通过元件对乙醇气敏特性的测试表明,MWNTs的掺杂显著地提高了ZnO气敏材料对乙醇气体的灵敏度,当乙醇气体浓度为5.0×10-5时,元件的灵敏度为46,响应恢复时间分别为4和20s,并测试了传感器对于常见干扰气体的灵敏度,表明器件具有良好的选择性。     

静电纺丝法制备不同形貌的纳米SnO_2及其甲醛气敏特性的研究

采用静电纺丝法,分别选取不同的有机溶剂PVP,PMMA,制备了SnO2的有机物纳米纤维。在600℃温度下退火后,得到不同形貌的SnO2纳米材料(SnO2纳米纤维和SnO2纳米颗粒)。分别通过XRD,SEM,TEM,BET等表征方法对材料的微结构进行了表征,并分别制备了基于SnO2纳米纤维和SnO2纳米颗粒的气敏元件,测试了这些元件对(0.5~50)×10-6的甲醛气体的敏感性能。测试结果表明,在(0.5~50)×10-6甲醛浓度范围内,SnO2纳米颗粒气敏元件比SnO2纳米纤维气敏元件表现出更低的工作温度、更高的响应灵敏度和略长的响应及恢复时间。两种元件都对甲醛表现出良好的选择性。最后,分析了SnO2纳米材料对甲醛的吸附机理。     

钙钛矿结构LaFe_(1-x)Mg_xO_3纳米粉体的甲醛气敏特性研究

利用微波化学法合成Mg掺杂LaFeO3粉体,并对其晶体结构和形貌进行了表征,结果表明Mg掺杂LaFeO3粉体为单一的正交钙钛矿结构,没有杂相峰出现,且LaFe0.7Mg0.3O3颗粒呈椭球状,颗粒粒径为20nm左右,颗粒分散性较好。对材料的气敏特性研究结果表明,LaFe0.7Mg0.3O3对1.0×10-4甲醛气体有较好的灵敏度、良好的选择性,响应和恢复时间分别是55和25s。