溶胶-凝胶法制备碳纳米管/ZnO纳米复合材料及其氨敏性研究

以碳纳米管为模板,采用溶胶-凝胶法合成了碳纳米管(CNT)/ZnO纳米复合材料,用XRD、TEM、IR和EDS对产物进行了表征,研究了用该材料制成的气敏元件在室温下对NH3的气敏性。结果表明,产物是由ZnO均匀包裹在碳纳米管上构成的一种纳米复合材料,管径约50~60nm。这种复合材料可大大降低元件的阻值,提高元件的灵敏度。当碳纳米管加入量为60%[与Zn(CH3COO)2.2H2O的摩尔比]时,元件灵敏度最大,且灵敏度随NH3浓度的增大而增大,NH2从100ppm(10-6)以后,灵敏度变化平缓。     

碳纳米管掺杂纳米WO3气敏材料的制备及其应用

为降低WO3气敏元件的工作电压,改善WO3基敏感材料的气敏性能,采用化学吸附沉淀-水热法合成WO3和WO3/SWCNT复合材料,并研究矿化剂用量和SWCNT掺杂量对其气敏性能的影响.结果表明,大剂量矿化剂的使用会降低WO3的气敏性能;碳纳米管掺杂可以使WO3在较低的工作温度下有较高的灵敏度.SWCNT掺杂量为1％的元件...     

介孔硅基WO3纳米颗粒薄膜室温气敏元件特性

采用双槽电化学腐蚀法在p＋单晶硅片表面制备介孔硅层（meso-PSlayer）,然后用对向靶磁控反应溅射法在介孔硅表面沉积WO3纳米颗粒薄膜,在干燥空气中于400℃下保温4h进行退火热处理,制备出介孔硅基WO3纳米颗粒薄膜（WO3-PS）室温气敏元件.利用扫描电子显微镜（SEM）分析介孔硅层及WO3-PS的表面形貌,通过X射线衍射（XRD）研究WO3的结晶状态,测试WO3-PS气敏元件在室温下对NO2、NH3的气敏性能,并探讨了WO3-PS气敏元件的工作机理.实验结果表明,在介孔硅表面沉积WO3纳米颗粒薄膜可使介孔硅的气敏性能显著提高,其中在室温下对10×10^-6NO2的灵敏度由5提高至56,大大提高了介孔硅的灵敏度,并降低了其响应/恢复时间,提高了对NO2的选择性.     

SiO2-WO3纳米粉体的合成及其气敏特性

采用化学沉淀法制备了xwt％SiO2-WO3(x=0，3，5，10，15)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，探讨了掺杂量、元件工作温度与W03气敏性能的关系.研究发现：SiO2的掺杂提高了WO3粉体材料对H2S气体的灵敏度，其中掺杂量为5％的烧结型气敏元件在180℃下对H2S气体有较高的灵敏度和选择性；本文还对WO3的H2S气敏机理进行了探讨．     

稀土金属掺杂WO3的气敏性能研究

采用H2O2氧化-水热结晶法制备掺杂La（NO3）3（La（NO3）3与WO3的摩尔比为1％、3％、5％、7％、9％）的WO3粉体,测试了不同比例掺杂La所得元件的气敏性能,得出结论：掺杂量为5％的时候气敏性能最佳。采用同样的方法制得掺杂量为5％La、Ce、md、Sm、Eu和Gd的WO。气敏元件,并测试了其气敏性能,掺杂5％Gd的WO3气敏元件相比其他稀土金属元素掺杂的WO3气敏元件对50ppmNO2和Cl2的灵敏度是最好的,分别为305．667和416．233。     

溶胶-凝胶法纳米WO3材料的合成、表征及气敏性能

采用溶胶-凝胶法制备了一系列掺杂有SiO2的WO3纳米粉体,通过TEM、XRD等分析手段对产物粉体的粒度、晶相结构进行了表征,测试了材料的气敏性能,探讨了煅烧温度、掺杂量、工作温度对材料气敏性能的影响。结果表明：适量SiO2的掺杂有利于提高WO3对NO2气体的灵敏度,其中掺杂量为3％（质量分数）的气敏元件在较低的工作温度下气敏性能突出。     

聚苯胺及其掺杂材料的制备及气敏特性的研究

采用质子酸化学聚合法,以苯胺（An）为单体,过硫酸铵（APS）为氧化剂,在盐酸（HCl）溶液中,合成了聚苯胺（PANI）及In2O3、TiO2和SnO2掺杂的聚苯胺。分别通过X射线衍射仪（XRD）,红外光谱仪（FT-IR）,场发射扫描电镜（FE-SEM）对其结构和形貌进行了表征,制成了基于聚苯胺及其掺杂材料的氨气传感器。室温下,对1.0×10-5～1.50×10-4浓度范围的氨气进行了气敏测试,测试结果表明,基于聚苯胺及其掺杂材料的气敏元件对氨气响应灵敏度基本呈线性关系。掺杂In2O3的聚苯胺气敏元件对氨气的响应灵敏度最大,在1.50×10-4时响应灵敏度达到50;而掺杂TiO2的聚苯胺气敏元件对1.00×10-4氨气的响应时间最短,为60s。分析了聚苯胺及其掺杂材料的气敏机理,结果表明,金属氧化物的掺杂对聚苯胺材料的灵敏度、响应及恢复时间等气敏特性有很大的影响。     

少量氧化锡掺杂提高三氧化钨探测H2S气体的气敏性能

为改善WO3基敏感材料的气敏性能,先采用液相还原法制备得到WO3粉体,再通过微波辅助液相法制备了SnO2掺杂量为0.5%、1%、3%、5%、10%(质量分数,下同)的SnO2-WO3复合材料。采用XRD和SEM对材料的物相、形貌进行了表征,并研究了掺杂SnO2对WO3气敏性能的影响。结果表明,掺杂3%的SnO2可显著提高WO3对H2S的灵敏度和选择性,在工作温度为160℃时,元件对体积浓度为10×10-6 H2S的灵敏度达65,对体积浓度为50×10-6 H2S的灵敏度高达169,且灵敏度与气体浓度呈现良好的线性关系。此外,纯WO3和SnO2(3%)-WO3材料在相对湿度RH=22%～64%时有良好的抗湿性。     

MWCNTs掺杂的PANI纳米复合材料的制备及敏感特性的研究

采用质子酸化学聚合法,以苯胺(An)为单体,过硫酸铵(APS)为氧化剂,在盐酸(HCl)溶液中,0℃水浴中合成了0.02%(质量分数)碳纳米管(MWCNTs)掺杂的聚苯胺(PANI)。同样方法制备了PANI和0.05%(质量分数)MWCNTs掺杂的PANI,分别通过X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FTIR)和场发射扫描电镜(SEM)对其结构和形貌进行了表征,并制成了PANI及MWCNTs掺杂的PANI气敏元件。在室温下,对浓度范围(0.1~1.5)×10-4的氨气进行了气敏测试,测试结果表明,基于PANI,0.02%(质量分数)和0.05%(质量分数)MWCNTs掺杂的PANI气敏元件对氨气响应均呈线性关系。0.02%(质量分数)MWCNTs掺杂的PANI气敏元件对氨气的响应灵敏度最大,在氨气浓度为1.5×10-4时响应达到27.67;氨气浓度为1.0×10-5时响应为1.95,且元件具有良好的稳定性。最后,简要分析了MWCNTs掺杂的PANI气敏元件对氨气的敏感机理。     

分级结构聚苯胺/多壁碳纳米管纳米复合物的制备、表征及其气敏性能研究

采用简单的阳离子表面活性剂诱导原位聚合方法制备了具有针状结构的聚苯胺(PANI)包覆多壁碳纳米管(MWCNTs)的分级结构材料.分别采用红外光谱(FT-IR)、紫外可见(UV-Vis)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、热重(TG)、气敏测试等分析测试手段对PANI/MWCNT的组成、形貌、微观结构、热稳定性和气敏性能进行了表征和测试.结果表明,在MWCNTs上均匀包覆了约20nm厚的针状PANI,该材料制备的气敏元件在室温下对NH3的灵敏度,重复性明显好于纯PANI,灵敏度也高于非针状PANI包覆的PANI/MWCNT.     

Structural and gas-sensing properties of WO/sub 3/ nanocrystalline powders obtained by a sol-gel method from tungstic acid

WO/sub 3/ nanocrystalline powders were obtained from tungstic acid following a sol-gel process. Evolution of structural properties with annealing temperature was studied by X-ray diffraction and Raman spectroscopy. These structural properties were compared with those of WO/sub 3/ nanopowders obtained by the most common process of pyrolysis of ammonium paratungstate, usually used in gas sensors applications. Sol-gel WO/sub 3/ showed a high sensor response to NO/sub 2/ and low response to CO and CH/sub 4/. The response of these sensor devices was compared with that of WO/sub 3/ obtained from pyrolysis, showing the latter a worse sensor response to NO/sub 2/. Influence of operating temperature, humidity, and film thickness on NO/sub 2/ detection was studied in order to improve the sensing conditions to this gas.     

室温固相合成In2O3及其气敏性能研究

以无机物ＩｎＣｌ３·４Ｈ２Ｏ和ＮａＯＨ为原料，在遵守热力学限制的前提下，用室温固相化学反应直接合成了半导体金属氧化物Ｉｎ２Ｏ３的纳米粉体，用Ｘ射线衍射技术和透射电子显微镜对产物的物相、形貌进行了表征和观察，并用静态配气法测定了材料的气敏性能．     

新型SnO2/WO3双层薄膜NO2敏感性能研究

采用射频磁控反应溅射锡(Sn)靶和钨(W)靶的方法制备了SnO2/WO3双层薄膜材料,通过XRD和XPS实验研究了双层薄膜的物相结构和组份,结果表明,SnO2/WO3双层薄膜经过热处理后形成了SnWO4化合物.在此基础之上,制作了相应的NO2气体敏感薄膜传感器,研究了双层薄膜传感器的制备工艺参数及工作条件对传感器性能的影响,研究了传感器的敏感特性,包括灵敏度、选择性、响应恢复等特性.结果表明,传感器对NO2气体有较好的敏感性,对其他干扰气体不敏感.     

WO3基三甲胺气敏传感器的研制

采用溶胶-凝胶法制备了WO3材料,利用扫描电镜、透射电镜等现代分析测试手段,分析了材料的微观结构,并以其为基材掺杂少量的Pd制成了检测鱼鲜度的三甲胺(TMA)气敏传感器.研究发现该传感器具有工作温度低,响应下限低,灵敏度高,选择性及稳定性好等特点.     

Gas sensor based on ordered mesoporous In2O3

We present the preparation of a semiconductor gas sensor based on ordered mesoporous In₂O₃. The In₂O₃ was synthesized by structure replication procedure from cubic KIT-6 silica. A detailed analysis of the morphology of the mesoporous powders as well as of the prepared sensing layer will be shown. Unique properties arise from the synthesis method of structure replication such as well defined porosity in the mesoporous regime and nanocrystallites with high thermal stability up to 450 °C. These properties are useful for the application in semiconducting gas sensors. Test measurements show sensitivity to methane gas in concentrations relevant for explosion prevention.     

基于Si-NPA的WO_3薄膜电容湿敏性能

采用匀胶旋涂技术将WO3溶胶沉积在硅纳米孔柱阵列(si-NPA)衬底上,经500℃退火制得WO3/Si-NPA复合薄膜.场发射扫描电镜和x射线衍射的表面形貌和结构分析表明,WO3在Si-NPA表面形成连续薄膜,且复合薄膜保持了Si-NPA规则阵列结构的特点.湿敏测试结果显示:在11%到95%的相对湿度范围内,WO3/Si-NPA湿敏元件输出电容强,且随测试频率的增加而单调降低;随着WO3薄膜厚度的增加,湿敏元件灵敏度明显增大,但元件相应的响应/恢复时间却延长.     

SnO2气敏元件灵敏度及选择性的复阻抗分析

运用复阻抗谱方法,在不同浓度乙醇与汽油气体中,测试ＳｎＯ２厚膜气敏元件的电抗－频率关系曲线,由电抗的变化来标定元件的灵敏度。与以往的测试采用直流电参量标定灵敏度相比,复阻抗测试不仅提高了元件的灵敏度,而且显著改善了选择性。该结果表明复阻抗测试不仅反映元件在气体吸附或解吸时晶粒间界处晶界电阻的变化,也反映了晶界电容的变化,因而更能体现气敏机制的本质。     

WO3基低浓度NO2气敏传感器的研究

分别采用改进前后的溶胶-凝胶法制备WO3纳米材料,制作成直热式球形气敏元件,对低浓度的NO2气体进行测试.结果表明,改进后的溶胶-凝胶法制备的WO3材料,粒径小,表面疏松,对低浓度甚至极低浓度的NO2气体有很好的灵敏度,响应恢复时间很快,选择性好,而且所有元件都在较低的工作电压下有最高的灵敏度,说明工作温度低有利于降低功耗.