用气相反应法制备纳米WO3气敏材料

材料的制备是研制半导体气敏传感器的关键环节.用气相反应法,以纯钨丝为原料,制备了WO3粉末,又以此WO3粉末为基材,制作了NO2气敏传感元件.在性能测试中发现,该元件对低浓度(10-10)NO2灵敏,灵敏度可达10倍左右,而且响应迅速,响应时间为1.5 s.文中从材料的微观结构入手,对材料的敏感机理作了分析.     

微乳液法制备碳酸铅

以醋酸铅和碳酸钠为原料,选择优化的工艺条件,用微乳液法制备得到碳酸铅.结果表明,在S-60为分散剂的微乳液体系中制备得到超细碳酸铅,粒度分布均匀.采用正交实验法得到最佳实验条件:稀释5倍的S-60为分散剂,碳酸铅溶液pH值为2.0,碳酸铅浓度为0.01 mol/L,搅拌速度为1200 rpm.     

WO3-NiO复合氧化物的微乳法合成及其Cl2敏感特性

采用Triton X-100为表面活性剂,正己醇为助表面活性剂,环己烷为油相配制微乳液,利用微乳液体系制备了WO3-NiO复合金属氧化物,并对其进行了电感耦合等离子体质谱（ICP MS）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）以及氮气吸附-脱附的表征。为了进行对比,利用固相混合法制备了WO3-NiO样品,其WO3含量与微乳法制备的样品相同。对比评价了两种复合氧化物对氯气的敏感特性,发现其都呈现P型半导体特性,在250 ℃时,微乳法制备的样品比固相混合法制备的样品的灵敏度高100倍。     

纳米WO_3粉体的制备及其气敏性能研究

采用溶胶—凝胶法分别用草酸和苯甲酸为凝胶剂制得纳米WO3粉体。通过XRD,TEM等手段对粉体的粒度、晶体结构、形貌等进行了表征,探讨了煅烧温度、工作温度、气体体积分数及不同酸作凝胶剂对气敏性能的影响。结果表明:2种情况所得元件均对NO2有1000以上的灵敏度和较高的选择性,且苯甲酸做凝胶剂有较低的工作温度(125℃)和很快的响应时间(1 s),用草酸做凝胶剂时的恢复时间只有7 s。纳米WO3厚膜NO2传感器是一种实用前景良好的传感器。     

气相法WO3纳米粉体的H2S气敏性能研究

采用气相反应法,以纯钨丝为原料,制备了WO3粉末,又以此WO3粉末为基材,掺用溶胶-凝胶制成的TiO2,制作了H2S气敏传感元件.在性能测试中发现,该元件对浓度为10×10-6H2S的灵敏,有较高的灵敏度和较好的响应-恢复特性.文中从材料的微观结构入手,对材料的敏感机理作了分析.     

WO3基臭氧敏感元件的研制

在三氧化钨粉体材料中加入金属氧化物,以恒温600℃烧结1小时制成傍热式厚膜O3气体敏感元件.采用静态电压测量法,研究了加入一定质量分数的Nb2O5、Fe2O3、Co3O4、TiO2、Sb2O3后元件的加热电压与电导率、元件灵敏度、60 s后回复几率的关系,讨论了掺杂成分和杂质的质量分数对材料的气敏性能和环境适应能力的影响.实验结果显示:2%TiO2- 3% Nb2O5-WO3元件能开发成理想的O3敏感元件.     

粉末WO3烧结体气敏特性的研究

我们根据文献[1,2]制作了以WO_3为基础的用于检测H_2,H_2S,C_ 2H_2和NH_4的烧结气敏材料,并对其气敏特性作了研究.1 实验条件实验中使用分析纯的WO_3粉未,主晶为单斜和三斜晶体结构,晶粒在22～26nm之间,选取粒度一般在0.5～3μm之间的WO_3作为基料,以4%wt的瓷土作粘合剂,烧结制成旁热     

纳米气敏粉体的制备技术

气体敏感材料的纳米化是提高半导体气体传感器灵敏度的主要手段之一,通过控制材料的颗粒尺寸可控制材料的气体敏感程度。本文介绍了常见气敏材料的纳米化方法,技术与颗粒控制。     

纳米二氧化硅的制备及表征

纳米二氧化硅具有奇异的物理、化学特性,它在生命科学与环境科学等领域有着广泛的应用.以水玻璃为原料,采用微乳液法和正丁醇共沸蒸馏法制备纳米级二氧化硅粉体.并通过扫描电镜、红外光谱分析,X射线衍射等手段对制备的纳米二氧化硅进行了表征.表征结果显示:制备的二氧化硅用扫描电镜观察,形态为近似球形,单体颗粒的粒径在几十纳米左右;X射线衍射图显示制备的纳米二氧化硅为无定形纳米二氧化硅.     

花状WO3纳米结构的水热合成及其甲醛气敏研究

采用中温水热法合成了三维花状WO3纳米结构,通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的物相成分及微观形貌进行了表征。同时基于合成的花状WO3纳米材料制备了气敏元件,测试了其在200℃的最佳工作温度下,对体积分数为40×10^-6的HCHO气体的气敏性能。结果表明,该气敏元件对HCHO气体有优异的选择性及稳定性,同时对HCHO气体灵敏度可达18.57。     

WO_3掺杂NiO的气敏性能研究

用水热法制备出NiO纳米粉体,对其进行了WO3系列掺杂。利用XRD对产物晶相结构进行表征,测试了掺杂材料的气敏性能。结果表明:适量WO3的掺杂明显改善了NiO材料的气敏性能,其中,掺杂质量分数为6%的气敏元件性能最好,350℃时对Cl2的灵敏度可达到37.5,200℃时对H2S的灵敏度可达30.4。说明该元件在不同温度下对不同气体具有选择性,且该元件对H2S响应恢复快。     

碳纳米管掺杂WO_3气敏元件敏感特性的研究

研究以碳纳米管(CNT)为掺杂剂制备的CNT-WO3旁热式气敏元件。采用球磨、超声分散的方法对碳纳米管进行分散处理,溶胶—凝胶方法制备WO3微粉,用SEM观察了WO3气敏材料的显微结构,测试了元件对丙酮的气敏性能。结果表明:碳纳米管存在于平均粒径为30~50 nm的WO3晶粒间,从而增加了材料的气孔率。碳纳米管掺杂元件对丙酮的灵敏度远高于纯WO3元件,质量分数为0.4%的掺杂量对丙酮有最高灵敏度,具有能检测低体积分数丙酮气体、选择性好的优点,特别是掺杂碳纳米管明显提高了WO3元件的响应速度。     

WO_3/Si-NPA复合薄膜的电容湿度传感性能研究

制备了基于硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)的WO3/Si-NPA复合薄膜,并对其表面形貌进行了表征,研究了其电容湿度传感性能和基点电容的温度漂移。研究表明:WO3/Si-NPA继承了衬底Si-NPA规则的阵列结构的表面形貌特征,WO3的沉积形成了连续的WO3薄膜,WO3/Si-NPA是一种典型的纳米复合薄膜。室温下,WO3/Si-NPA的电容值随测试频率的增加而单调减小,但其灵敏度则在100 Hz时达到最大值。在此测试频率下,当环境的相对湿度从11%RH增加到95%RH时,元件的电容增量高达16 000%,显示WO3/Si-NPA对环境湿度有较高的灵敏度。同时,电容的湿度响应曲线显示出很好的线性。对其基点电容的温度稳定性研究表明:WO3/Si-NPA用作湿度传感的最佳工作温度区为15~50℃。     

Zn2+掺杂WO3基气敏材料的制备及气敏性能研究

通过加热分解钨酸制备的WO3与Zn(NO3)2溶液超声分散,制备出了掺杂Zn2 的WO3基气敏材料。研究了Zn2 掺杂对WO3气敏材料性能的影响。结果发现,Zn2 掺杂WO3基传感器对H2S有较好的气敏性能,在常温下对极低浓度(5×10-6)H2S也有很高的灵敏度(56),适量掺杂可以提高其灵敏度,Zn2 掺杂n_Zn~(2 )/n_W=2%的WO3基传感器的灵敏度最大,对50×10-6H2S在200℃灵敏度可达1800。通过X-射线衍射仪(XRD),比表面测定仪(BET)对材料进行了表征,比表面积范围介于2.5～3.5m2/g之间。结合有关理论,对元件气敏现象及机理进行了解释。     

铈掺杂WO_3纳米材料气敏特性研究

以金属W粉为原料采用溶胶—凝胶法制得纳米级WO3粉体,探讨了不同CeO2添加量对气敏特性的影响。CeO2掺杂WO3材料对挥发性有机化合物(VOCs)气体灵敏度有显著提高,而器件的工作温度有所降低。FE—SEM测试结果说明:CeO2掺杂对晶界的移动形成某种"钉扎"效应,使晶粒减小,比表面积增大。复阻抗谱分析认为,Ce4+主要存在于晶界,使晶界电阻增大,晶界电容减小,提高了WO3材料的气敏特性。     

WO_3气敏薄膜的膜厚对气体响应时间的影响

用简单的模型分析了薄膜气体传感器敏感材料的膜厚对气体响应时间的影响,该模型适用于分析WO3薄膜气体传感器的敏感特性。薄膜气体传感器的敏感特性依赖于气体原子在薄膜内的扩散和与气敏材料的响应;而气体原子在薄膜内的扩散是由薄膜厚度决定的。经过推导得出理论上WO3薄膜对NH3的敏感特性,并将其与实验所得的数据进行比较。最后,给出了WO3薄膜气体传感器的气敏特性与气体在其膜内扩散和膜厚的关系。