溶解熱解法制備錫、鋅氧化物及氣敏性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡(jiǎn)介

1、現(xiàn)代社會(huì)里,工業(yè)廢氣、汽車尾氣的大量排放,家庭液化石油氣、煤氣、天然氣的普遍使用,不僅嚴(yán)重污染大氣,破壞生態(tài)環(huán)境,而且有產(chǎn)生爆炸、火災(zāi)、使人中毒等危害人類身體健康的隱患。為對(duì)各種有害氣體及時(shí)預(yù)報(bào)、監(jiān)測(cè)、報(bào)警,氣敏材料的研究已引起了人們的極大興趣。納米氧化物系列半導(dǎo)體氣敏材料一直是氣敏傳感器研究的熱點(diǎn)。隨著使用要求的提高,研究發(fā)現(xiàn)一些具有特殊結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物,比單一氧化物有更好的靈敏度和選擇性。因此,通過摻雜或復(fù)合技術(shù)改進(jìn)簡(jiǎn)單氧化物氣敏性

2、能的研究成為傳感器領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。 本文采用溶解.熱解法制備了SnO2、ZnO、ZnSnO3,用不同酸采用溶解-熱解法制備了ZnSnO3,研究發(fā)現(xiàn):不同的氧化物和用不同酸制備出同一復(fù)合氧化物具有不同的氣敏性能。具體結(jié)果如下: 一、采用草酸溶解.熱解法制備錫氧化物,通過TG-DTA、XRD、TEM、SEM等表征手段對(duì)材料進(jìn)行了表征,發(fā)現(xiàn)各煅燒溫度粉體均屬四方相SnO2結(jié)構(gòu)。研究其氣敏性能,發(fā)現(xiàn)800℃煅燒所得粉體性能最佳,

3、顆粒的大小約為25nm。225℃為材料的最佳工作溫度,10ppm Cl2時(shí)靈敏度達(dá)7,選擇性好,有望進(jìn)一步開發(fā)為應(yīng)用前景良好的Cl2氣體傳感器。 二、采用檸檬酸溶解-熱解法制備ZnO粉體,在500℃、600℃、700℃、800℃煅燒,粉體均屬六方相的顆粒。采用該法制備的粉體為六方相的ZnO顆粒,粉體粒徑小。發(fā)現(xiàn)600℃煅燒粉體所制原件性能最好,在最佳工作溫度225℃時(shí),對(duì)100ppm NO2靈敏度達(dá)到52.19,在10ppm也高

4、達(dá)8.07,元件具有強(qiáng)的抗干擾能力,選擇性很好,并且該條件下響應(yīng)時(shí)間短,僅有3s。因此該材料有望開發(fā)為檢測(cè)NO2氣敏元件。 三、采用草酸溶解-熱解法制備Sn、Zn復(fù)合氧化物,700℃、800℃煅燒產(chǎn)物為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)ZnSnO3。600℃煅燒產(chǎn)物為SnO2/ZnO。測(cè)試其氣敏性能,結(jié)果表明:煅燒溫度為700℃制備出的ZnSnO3材料,在175℃時(shí),對(duì)50ppm H2S靈敏度為53,響應(yīng)較好。對(duì)50ppm乙醇,靈敏度為47,響應(yīng)恢復(fù)均

5、好。工作溫度為225℃時(shí),對(duì)50ppm乙醇有較好的選擇性。600℃煅燒溫度的材料對(duì)50ppm乙醇靈敏度為40.51,對(duì)其它氣體選擇性系數(shù)均大于20,可以用來檢測(cè)環(huán)境中的乙醇?xì)怏w。進(jìn)一步研究開發(fā)可實(shí)現(xiàn)同一種材料在不同工作溫度下檢測(cè)不同的氣體。 四、采用檸檬酸溶解-熱解法和酒石酸溶解-熱解法制備復(fù)合氧化物ZnSnO3。結(jié)果發(fā)現(xiàn),采用檸檬酸溶解熱解.法制備的產(chǎn)物,在600℃、700℃煅燒產(chǎn)物為ZnSnO3。600℃煅燒粉體在200℃時(shí)

6、對(duì)50ppm H2S的靈敏度為27.13,此時(shí)元件除對(duì)汽油和Cl2選擇性差外,對(duì)其它氣體都有較好的選擇性。500℃、700℃煅燒產(chǎn)物選擇性差。采用酒石酸溶解-熱解法制備的產(chǎn)物,600℃、700℃、800℃煅燒產(chǎn)物分別為:ZnSnO3、SnO2/ZnSnO3ZnO/ZnSnO3。對(duì)50ppmH2S,700℃煅燒粉體在工作溫度300℃時(shí)靈敏度達(dá)到24.87,響應(yīng)恢復(fù)良好;在工作溫度200℃時(shí)粉體對(duì)50ppm汽油的響應(yīng)恢復(fù)好。對(duì)50ppm汽油

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