化學專業(yè)外文資料翻譯--具有高靈敏度的甲醛氣體傳感器的制備及其氣敏特性

1、— 38 —中文 中文 2974 2974 字出處： 出處：Sensors and Actuators B: Chemical, 2008, 131(1): 301-3051 外文資料翻譯譯文 外文資料翻譯譯文 具有高靈敏度的甲醛氣體傳感器的制備及其氣敏特性相對甲醛混有氧化鉻的氧化銦氣體傳感器特性已經(jīng)研究過了。間接加熱式氣體傳感器是用敏感材料進行制備的。最終的材料的狀態(tài)和傳感層的形態(tài)通過 x 射線衍射和掃描電子顯微鏡分別在焙燒前后觀察

2、到其特點。操作溫度對傳感器響應的影響氧化鉻和氧化銦傳感器的氣體濃度特性的對比已經(jīng)研究過了。結(jié)果表明，在低操作溫度該傳感器對于甲醛具有良好的反應性能，使他們成為甲醛氣體檢測最有希望的候選材料。1 介紹作為一個重要的工業(yè)化學品，甲醛被應用于制造業(yè)，建筑板，膠合板和漆這樣的材料。此外，它還是消費產(chǎn)品中一個中間添加物，如洗滌劑和肥皂。由于其殺菌性能也可用于藥理學和藥物中。然而，調(diào)查結(jié)果表明，因為它是揮發(fā)性有害化合物，所以甲醛會對人體造成許多損害

3、。因此，需要一種有效的方法來監(jiān)測甲醛進而進行氣體環(huán)境測量與控制。制造氣體傳感器被認為是一個理想的監(jiān)測氣體的手段。我們目前的調(diào)查主要涉及與甲醛的檢測。雖然半導體金屬氧化物氣體傳感器提供了對有毒氣體或可燃性氣體的安全檢測，但是他們?nèi)匀挥幸欢ǖ木窒扌?，如靈敏度，選擇性，長期穩(wěn)定性等等。為了克服半導體金屬氧化物氣體傳感器的缺點，半導體金屬氧化物的制備與摻雜的研究已經(jīng)做過了。氧化銦是一個有希望的具有寬禁帶的半導體材料（3.70 電子伏特） ，其電

4、子濃度主要取決于計量缺陷的濃度（如氧空位）就像其他金屬氧化物半導體。 就傳感機制來說，顆粒的大小，缺陷，表面與界面的性能和化學計量學直接影響了傳感器表面的氧化物種類的狀態(tài)和數(shù)量，最后影響了金屬氧化物傳感器的性能。因此，為了提高并改善氣體傳感性能（敏感性，選擇性，較好的熱穩(wěn)定性和較低的操作溫度） ，氧化銦通常用于納米結(jié)構(gòu)形式或摻雜合適的貴金屬和金屬氧化物。作為一個單組分氧化物，由于其良好的靈敏度，氧化銦是一種很有前途的氧化性氣體檢測的候選

5、者。因此，當其他金屬氧化物摻雜氧化銦，對于不同的氣體可調(diào)諧的氣體靈敏度也不同。他們已經(jīng)很好的研究了檢測大部分重要氣體的傳感器材料，如乙醇，一氧化碳，二氧化氮，和氫氣。然而，研究很少集中在甲醛傳感器的材料特性。在本次調(diào)查中，用固態(tài)合成技術(shù)制備氧化鎘和氧化銦的混合物，通過 X 射線衍射和掃描電鏡圖像來觀察其特點?；诨k和氧化銦的混合物的間接加熱的氣體傳感器就被制備好了。甲醛傳感器中混合物的特性也就確定了。— 40 —操作溫度對反應有重大影

6、響。有趣的是，反應首先逐漸增加，然后隨著操作溫度的提高減少?？梢钥闯觯瑢τ诩兹怏w在低溫范圍內(nèi)，基于氧化鉻和氧化銦的傳感器具有優(yōu)異的氣敏特性。在 95 攝氏度它展出了對甲醛氣體最高的響應。較低的工作溫度在應用中是一個優(yōu)點。如圖 4 所示，響應的抵押–氧化銦基于傳感器的氧化鉻和氧化銦在 95 度操作時的響應展示了對氣體濃度的良好依賴性。該傳感器對酒精和汽油有著非常小的反應，但對于甲醛氣體有著較大響應。百萬分之十的甲醛氣體的反應超過了百萬之

7、八十的甲醛氣體的響應。本反應是大大高于最近報道氧化鋅和氧化鉛，三氧化鎢和氧化鉛，鎳，和基于甲醛氣體的 la0.68pb0.32feo3。這種氣體傳感器展現(xiàn)了對甲醛氣體的較大反應和對酒精與汽油的較高選擇性。這一結(jié)果表明，氧化鉻和氧化銦是一個良好的檢測甲醛氣體的氣敏材料，可用于監(jiān)測和控制甲醛氣體。一個良好的反應和快速響應、恢復時間可以用這種傳感器在最佳工作溫度 95 攝氏度下進行觀察。針對不同甲醛氣體濃度(10–100 ppm)的器皿傳感器

8、如圖 5 所示。作為一個高靈敏度的傳感器，它可以測量非常低濃度，甚至百萬分之一。隨著甲醛氣體濃度的增加輸出電壓的增加呈線性關(guān)系并且有較短的響應時間。響應時間和恢復時間（定義為達到最終平衡值 90%）為 2 分鐘，恢復時間為 4 分鐘。氣敏機理是基于氧化鉻和氧化銦材料的電導的變化。材料的表面對氧的吸收影響了氧化鉻和氧化銦傳感器的導電性。氧的吸附取決于顆粒大小，較大的材料面積，和合適的傳感器操作溫度。隨著空氣中溫度的增加，氧的狀態(tài)被吸附在氧

9、化鉻和氧化銦材料的表面的氧的狀態(tài)在下面的反應中發(fā)生。氧從材料中捕獲電子，導致了空穴濃度的增加和電子濃度的減少。當傳感器接觸甲醛氣體時，被捕獲的電子以吸附狀態(tài)被釋放，導致傳感器電阻減小。因此，氧化鉻和氧化銦傳感器甲醛氣體的減少是敏感的。該傳感器具有良好的穩(wěn)定性（沒有顯示的數(shù)據(jù)） 。穩(wěn)定性機制更為復雜和進一步的工作是得到了一一個明確的認識。4 總結(jié)通過固態(tài)合成技術(shù)氧化鉻和氧化銦樣本的制備甲醛探測的傳感材料已被證明是可行的。制作好的傳感器顯示