納米氧化錫材料的合成、摻雜及其氣敏性能研究.pdf

1、SnO2作為一種新型的氣敏傳感器,對(duì)其研究始于20世紀(jì)60年代,是研究最早、應(yīng)用較廣泛的氣敏材料之一。其作為氣敏材料對(duì)氧化性氣體(Cl2,NO2)有較好的靈敏度,但是卻存在著選擇性差、工作溫度高的缺點(diǎn)。因此,改善其對(duì)某些氣體的選擇性、降低工作溫度成為人們研究的熱點(diǎn)。目前,人們通過各種途徑來改善其氣敏性能,具體包括制備方法的改進(jìn),金屬元素的摻雜,氧化物的復(fù)合,樣品的薄膜化等。基于這樣的考慮,本文從以下幾個(gè)方面研究了對(duì)SnO2氣敏材料性能上

2、的改進(jìn)。
　　 本實(shí)驗(yàn)采用了不同的方法制備出了一系列的SnO2和摻雜SnO2,并利用XRD樣品的物相進(jìn)行了分析,結(jié)合Scherrer公式對(duì)晶粒的原始尺寸和晶胞參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算;用TEM對(duì)粉體晶粒的粒徑和形貌進(jìn)行了觀察;將產(chǎn)物粉體制成氣敏元件,采用靜態(tài)配氣法在氣敏測(cè)試儀上進(jìn)行了靈敏度和響應(yīng)一恢復(fù)曲線的測(cè)試,研究了各種材料的氣敏特性、選擇性并計(jì)算出其響應(yīng)一恢復(fù)時(shí)間。
　　 首先,實(shí)驗(yàn)分別采用SnCl4為原料的sol-gel法、

3、檸檬酸溶解-熱解法和以Sn粒、硝酸、檸檬酸為原料的檸檬酸sol-gel法制備了SnO2納米材料,研究發(fā)現(xiàn),不同方法制備的SnO2納米材料的氣敏性能不同,采用檸檬酸溶解-熱解法制備的SnO2粉體,不僅顆粒小,而且氣敏性能好,突出優(yōu)點(diǎn)在于它的工作溫度低,適用溫度范圍寬,有利于氣敏元件向低溫區(qū)的擴(kuò)展。本實(shí)驗(yàn)還采用固相研磨法制備In3+-SnO2和W6+-SnO2納米粉體,此方法制備的納米材料顆粒粒徑細(xì)小,氣敏性能良好,但固相法也存在著顆粒不均

4、勻的缺點(diǎn)。將該材料制成氣敏元件,采用靜態(tài)配氣法測(cè)試了材料對(duì)Cl2、NO2、H2、H2S、乙醇、甲醛等氣體的氣敏性能,探討了摻雜量、工作電壓對(duì)SnO2粉體材料氣敏性能的影響。以上兩種方法制備的SnO2都對(duì)Cl2有很好的選擇性和響應(yīng)-恢復(fù)特性,有望開發(fā)成為一種理想的Cl2氣敏傳感器材料。最后通過溶膠.凝膠法制備Yb3+、Y3+和Gd3+稀土離子摻雜的納米SnO2,通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)這幾種稀土元素?fù)诫s的SnO2對(duì)NO2的靈敏度值最高可達(dá)到18224