复合氧化物Fe2O3-SnO2 的气敏特性研究

1962年清山哲郎提出ZnO薄膜的气敏特性后,研究目标较集中于以ZnO,SnO_2,γ-Fe_2O_3和α-Fe_2O_3为基质的氧化物半导体陶瓷材料,并已有商品出售.氧化铁基气敏材料与氧化锌、氧化锡相比,它有无需添加贵金属催化剂便可达到实用气敏灵敏度的优点.我们也曾从催化活性、磁学性能和气敏特性等方面,对α-Fe_2O_3基气敏材料的气敏机制进行了研究,得到满意的结果.本文旨在探讨α-Fe_2O_3-SnO_2配比和氧化铁粒度与气敏性能间关系,并且也浅析了气敏机制,以期为此复合材料实用化提供依据.     

Sn-Zn-Cu复合氧化物气敏元件的制备与性能

从环境材料的理念出发,以SnO2,ZnO和CuO 3种物质为原料,直接混合烧结制得6种不同成分比例的Sn-Zn-Cu复合氧化物气敏元件。对这6种气敏元件进行性能测试,结果发现:SnO2∶ZnO∶CuO摩尔比为1∶1∶1的气敏元件对丁烷有较高的灵敏度、较好的选择性和响应恢复性能,具有应用开发的价值。     

CaO-In2O3的制备/结构表征/气敏性能研究

采用共沉淀方法,以一定摩尔比的可溶性钙盐和铟盐为源物质,以氢氧化物作为沉淀剂,制备出了CaO-In2O3复合氧化物粉末.借助差热-热重(DTA-TG)分析可知CaO-In2O3的热变化过程,即在248℃附近由氢氧化物前驱物分解成氧化物,在340℃附近是氧化物的相转变,340℃以后为两氧化物的化合.利用X-射线衍射(XRD)分析知CaO-In2O3的晶体结构为立方结构.对CaO-In2O3的气敏性能研究表明,由CaO-In2O3粉体制成的旁热式厚膜气敏元件无需掺杂,对丙酮、乙醇、乙酸具有较高的灵敏度.     

SnO2-La2O3复合膜/玻璃光波导气敏元件与性能研究

研制了掺有不同质量分数La2 O3的SnO2复合薄膜,并测定了该薄膜和各种挥发性有机物饱和蒸气接触前后的的吸光度变化,其中含有3.0%La2O3的SnO2薄膜在氯苯蒸气气氛中的吸光度变化较大.选用3.0%La2O3的SnO2复合薄膜作为敏感试剂固定在Sn掺杂玻璃光波导表面,研制出一种光波导气敏元件,并对氯苯蒸气进行了检测.室温下该敏感元件对于体积分数为4×10-6的氯苯蒸气有很明显响应.     

CaO-In_2O_3的制备∥结构表征∥气敏性能研究

采用共沉淀方法,以一定摩尔比的可溶性钙盐和铟盐为源物质,以氢氧化物作为沉淀剂,制备出了CaO-In2O3复合氧化物粉末。借助差热-热重(DTA-TG)分析可知CaO-In2O3的热变化过程,即在248℃附近由氢氧化物前驱物分解成氧化物,在340℃附近是氧化物的相转变,340℃以后为两氧化物的化合。利用X-射线衍射(XRD)分析知CaO-In2O3的晶体结构为立方结构。对CaO-In2O3的气敏性能研究表明,由CaO-In2O3粉体制成的旁热式厚膜气敏元件无需掺杂,对丙酮、乙醇、乙酸具有较高的灵敏度。     

Fe2O3气敏材料的制备及掺杂研究

作者以不同铁盐与ＮａＯＨ反应，用共沉淀法磷选出较好的γ－Ｆｅ２Ｏ３气敏材料；再通过多种掺杂，研究杂质对材料灵敏度的影响，寻找γ－Ｆｅ２Ｏ３对ＣＯ，Ｈ２，ＬＰＧ灵敏的适宜掺杂剂，以促进γ－Ｆｅ２Ｏ３气敏元件的实用化。同时，作者又通过对掺杂物热力学数据的研究，初步发现了一条选择合宜掺杂剂的规律。     

复合氧化物气敏材料的进展

较全面、系统地评述了近年来复合氧化物气敏材料的进展,指出了这类材料存在的主要问题,对今后的发展前景作了展望。     

超细MgFe_2O_4复合氧化物的气敏性能研究

以FeSO4·7H2O和MgCl2·6H2O为材料,用新型化学共沉淀法制备了纳米尺寸的复合金属氧化物MgFe2O4粉体。将样品做成厚膜型气敏元件,测定了其对乙醇、甲醛、丙酮、甲苯、苯氨气、石油醚等还原(可燃)性气体的气敏特性。测试显示:700℃下,热处理1h,所得纳米微粉制作的元件在300℃工作温度下对丙酮有较高灵敏度和良好的选择性,并对气敏机理给予了解释。     

ZnIn2O4的制备、结构表征与气敏性能

采用共沉淀方法,以一定摩尔比的可溶性锌盐和铟盐为源物质,以氢氧化物作为沉淀剂,制备出了具有尖晶石结构的ZnIn2O4复合氧化物粉末.借助差热-热重(DTA-TG)分析可知ZnIn2O4的热变化过程,即在248℃附近由氢氧化物前驱物分解成氧化物,在340℃附近是氧化物的相转变,340℃以后为两氧化物的化合.利用X-射线衍射(XRD)分析知ZnIn2O4的晶体结构为尖晶石结构.对ZnIn2O4的气敏性能研究表明,由ZnIn2O4粉体制成的旁热式厚膜气敏元件无需掺杂,对乙醇、丙酮、氢气具有较高的灵敏度.     

TiO2薄膜制备及其气敏特性

NO2是一种强毒性气体,本文利用了溶胶一凝胶法在硅片及陶瓷管上制备TiO2纳米薄膜,并探讨了在制备过程中不同的因素对薄膜成膜质量的影响。并用马弗炉对硅片及陶瓷管上制备的TiO2纳米薄膜进行不同温度的退火处理。对其分别进行XRD的分析,和原子力显微镜分析。利用气敏测试系统对不同的退火温度下的气敏元件进行测试。研制出工作温度低,气敏特性强,响应恢复特性好的基于TiO2的NO2气敏传感器。     

Modeling the viscosity of silicate melts containing Fe oxide: FeO/Fe2O3 containing system

In the present study, the viscosity experimental data for the Fe_tO-containing silicate melts under oxidation atmosphere, which Fe³⁺ and Fe²⁺ co-exist were critically evaluated and model parameters related to Fe₂O₃ were optimized to best reproduce all reliable experimental viscosity data. The charge compensation effect on the viscosity for the systems containing Fe₂O₃ was modeled with the Gibbs energies for LiFe, NaFe, KFe and CaFe₂ “associate species” formation. The viscosities of a wide compositional and temperature range of binary, ternary and multicomponent melts containing Fe₂O₃–FeO–SiO₂–Al₂O₃–CaO–MgO–Li₂O–Na₂O–K₂O–MnO–Ti₂O₃–TiO₂ were well reproduced by the present model within the scatter of experimental data.     

溅射Au对SnO_2/Fe_2O_3薄膜气敏特性的影响

通过直流溅射Au对PCVD方法制备的SnO2/Fe2O3双层薄膜的SnO2表面进行了修饰,并对修饰后的Au SnO2/Fe2O3薄膜的气敏特性进行了观测。结果表明,Au的催化作用使Au SnO2/Fe2O3薄膜气敏器件对CO,H2,C2H5OH等气体的灵敏度增大2～3倍,相应于最大灵敏度的工作温度均降低约60℃。这显示直流溅射Au是改善SnO2/Fe2O3双层薄膜气敏性能的一种有效手段。     

NiO/SnO2纳米复合粉体的制备及其气敏性能的研究

利用化学共沉淀法制备出NiO掺杂SnO2复合粉体,用X射线衍射仪(XRD),透射电镜(TEM),扫描电镜(SEM)对样品的组成、粒径、形貌进行了表征,并对样品的气敏性能进行了测试,结果表明:该复合粉体对甲醛的灵敏度较好,并在工作温度为95℃时对乙醇有较好的选择性.     

掺硼ZnO压敏电阻器的研究

中压ＺｎＯ压敏电阻器是ＺｎＯ压敏电阻器的研究难点之一。通过对硼加入量的研究，很好地解决了这一骓题。试验发现，随着硼加入量的增加，电位梯度降低，热处理的作用变得比较明显，而热处理对ＺｎＯ陶瓷的稳定性及大电流冲击特性很有帮助，用Ｘ衍射分析法揭示了掺硼系ＺｎＯ压敏陶瓷内部结构，由此获得了性能良好的中压ＺｎＯ压敏电阻器。     

FeTCPP/Ti0.7W0.3O2复合材料的制备及其H2O2传感器应用

通过静电吸附的方式在金红石相掺钨二氧化钛(Ti0.7W0.3O2)表面组装了铁卟啉(FeTCPP)大环分子,合成了具有仿生功能的FeTCPP/Ti0.7W0.3O2纳米复合材料,并将其修饰于玻碳电极上,制备了一种新型的无酶H2O2传感器.利用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和电化学阻抗谱(EIS)对纳米复合材料进行了表征,并利用循环伏安(CV)法研究了传感器对H2O2的电催化还原性能.结果表明:该传感器对H2O2有良好的电催化效果,在4.998×10-7～1.194×10-5 mol/L范围内H2O2的浓度与电流响应呈线性关系(R=0.997),检测限为1.105 ×l0-8mol/L(S/N =3).     

Ozone and gamma radiation sensing properties of In2O3:ZnO:SnO2 thin films

Both gamma radiation and ozone sensing properties of mixed oxides in the form of thin films are explored. External effects, such as radiation and ozone, cause defects in the materials it interacts with and, consequently, it causes changes in their properties. These changes manifest themselves as the alterations in both the electrical and the optical parameters, which are being measured and employed for dosimetry sensor development. An Edwards E306A thermal coating system was used for In₂O₃:ZnO:SnO₂ (90%:5%:5%) films deposition. For the electrical properties measurements, Cu electrodes were manufactured on the glass substrate via thermal evaporation of Cu; then AZ5214 photoresist was spin-coated over it and exposed to ultraviolet (UV) light via the acetate, containing the desired electrodes patterns. After the exposure, the substrate was placed in Electrolube PDN250ML developer solution and then rinsed in water and placed in the etching solution of SEMO 3207 fine etch crystals to reveal the electrode pattern. The optical properties of In₂O₃:ZnO:SnO₂ thin films were explored using CARY 1E UV–visible spectrophotometer. The values of the optical band gap E_opt are estimated in the view of the Mott and Davis’ theory. Doping of In₂O₃ with 5% ZnO and 5% SnO₂ dramatically changes the overall structure of the film and thus affects its sensing to gamma radiation and ozone. Mixing metal oxides in certain proportions provides a tool for controlling the sensors response. This paper is an extended version of the SPIE-6589-45 paper, presented at SPIE Microsystem Technologies Conference, Las Palmas, 2–4 May 2007.     

Al2O3-La2O3共掺杂对ZnO纳米粉体气敏性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了ZnO和掺Al、掺La与Al—La共掺的ZnO纳米粉体。利用X射线衍射仪、透射电镜对材料的结构进行了表征：研究了不同掺杂对材料的气敏性能的影响。研究表明：发现Al或La掺杂均使ZnO对体积分数0．005％的Cl2的灵敏度有很大的提高,但Al-La共掺使ZnO的最佳工作温度从单掺的290℃降到200℃。