Sr,Ba摻雜LaFeO3納米晶材料及厚膜元件的氣敏性能研究.pdf

1、鈣鈦礦型金屬氧化物ABO3在催化、磁阻抗、高溫超導(dǎo)、氣敏等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用和研究。LaFeO3體系在對(duì)還原性氣氛的敏感響應(yīng)方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，材料本身具有高度的穩(wěn)定性，氣敏性能方面表現(xiàn)出良好的選擇性和優(yōu)秀的靈敏度。A、B位的摻雜和替代可以對(duì)材料具有改性作用，具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。氣敏元件的小型化，工藝的簡(jiǎn)單化是走向市場(chǎng)應(yīng)用的前提，對(duì)元件工藝的研究具有重要意義。
　　 本論文以溶膠凝膠法分別制備的La0.75Ba0

2、.25FeO3納米晶材料，La1-xSrxFeO3(x=0～0.3)納米晶材料，并以納米晶材料為基材料制備了氣敏元件，對(duì)材料摻雜改性，元器件工藝等對(duì)LaFeO3體系的電性能和氣敏性能的影響進(jìn)行了研究，對(duì)氣敏機(jī)理進(jìn)行了進(jìn)一步探討，并對(duì)這一體系對(duì)CO2的探測(cè)應(yīng)用進(jìn)行了初步的探索。其中主要工作和結(jié)論包括以下三部分:
　　 1.我們制備了La0.75Ba0.25FeO3厚膜。制備過程中首先將漿料（包括La0.75Ba0.25FeO3粉末

3、和粘結(jié)劑）印刷在已經(jīng)制備銀電極三氧化二鋁的基板上，然后厚膜在不同的溫度下退火。當(dāng)La0.75Ba0.25FeO3粉末在800℃下退火3h，La0.75Ba0.25FeO3厚膜在700℃下退火1h時(shí)，厚膜傳感器獲得了最大敏感性能;厚膜氣敏性能受膜厚的影響。在D=30，50，70and100μm的四種不同厚度中，D=50μm的厚膜存在最大的響應(yīng);La0.75Ba0.25FeO3厚膜可以用來探測(cè)較低濃度的酒精和丙酮?dú)夥铡?例如5ppm).

4、r>　　 2.利用溶膠凝膠法制備了La1-xSrxFeO3(x=0～0.2)納米晶材料，800℃下退火3h，并制備了其管狀填充型氣敏元件，在400℃下退火2h。對(duì)La1-xSrxFeO3(x=0～0.2)材料做了XPS分析，發(fā)現(xiàn)Sr元素的A位摻雜不改變LaFeO3的晶體結(jié)構(gòu)，隨著Sr元素的摻雜，導(dǎo)致了La1-xSrxFeO3納米晶材料的晶胞體積逐漸變大，阻礙了晶粒生長(zhǎng)，晶粒逐漸變小;Sr的摻雜，能夠較大的降低La1-xSrxFeO3材

5、料的電阻，當(dāng)x=0.1時(shí)，材料的導(dǎo)電性能最好，Sr的摻雜極大的提高了材料的酒敏性能。其中x=0.2時(shí)，酒敏性能達(dá)到了最大值，對(duì)500ppm的響應(yīng)達(dá)到了327;隨著Sr的摻雜，F(xiàn)e4+/Fe3+比例逐漸增加，Oad/Olattice的比例逐漸減小，而氣敏性能高低隨Fe4+比例的升高而增加。
　　 3.對(duì)LaFeO3體系CO2氣敏性能的研究。800℃下退火3h，利用溶膠凝膠法制備的La1-xSrxFeO3(x=0-0.3)，La0.

6、75Ba0.25FeO3納米晶材料及管狀填充型氣敏元件，La1-xSrxFeO3(x=0，0.1，0.2，0.3)納米晶材料對(duì)CO2在380℃表現(xiàn)出一定的氣敏性能。x=0時(shí)氣敏性能不明顯，氣敏性能隨x的增加而增大，x=0.2時(shí)最好，對(duì)4000ppm的CO2的靈敏度達(dá)到1.36.La0.75Ba0.25FeO3納米晶材料在100℃附近對(duì)4000ppmCO2的靈敏度達(dá)到最大值，為3.5.工作溫度比La1-xSrxFeO3低得多;同時(shí)，對(duì)Sn

7、O2納米晶材料與La0.75Ba0.25FeO3納米晶材料的混合進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并對(duì)混合材料對(duì)CO2的氣敏性能進(jìn)行了研究，直接利用溶膠混合無(wú)法成功制備La0.75Ba0.25FeO3納米晶材料和SnO2材料的混合物，有新物質(zhì)生成，并在400℃附近表現(xiàn)出一定的CO2敏感性能;將SnO2材料和La0.75Ba0.25FeO3納米晶材料就直接混合，制備的氣敏元件對(duì)CO2的氣敏性能比純La0.75Ba0.25FeO3納米晶材料低，對(duì)4000ppm的