【摘 要】
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半导体材料因具有高灵敏性、寿命长、响应-恢复时间快、成本低等优异特点,在气体传感器领域广泛应用[1].LiFePO4,作为半导体材料在锂离子电池和离子传感器领域中引起广大
【机 构】
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新疆大学化学化工学院,乌鲁木齐,830046
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半导体材料因具有高灵敏性、寿命长、响应-恢复时间快、成本低等优异特点,在气体传感器领域广泛应用[1].LiFePO4,作为半导体材料在锂离子电池和离子传感器领域中引起广大研究者的关注.但有关LiFePO4纳米薄膜光学性能以及气敏性研究鲜见报道.为此,本课题组对LiFePO4纳米薄膜光学特性及其气敏性进行了大量的研究.据实验结果可确定,LiFePO4薄膜具有良好的光学透明性并对苯类挥发性有机气体有一定的气敏性；另外,其折射率高(n=1.88)、易于制备[2].为了提高其灵敏度,本研究中将铂(Pt)选为待掺杂元素.用一步水热法合成出LiFe1-0.01xPt0.01xPO4 (x=1.O,2.0,3.0)粉末；分别利用旋转-甩涂法和浸渍-提拉法将LiFe1-0.01xPt0.01xPO4固定在锡掺杂玻璃光波导和A12O3基陶瓷管表面,研制出LiFe1-0.01xPt0.01xPO4薄膜/锡掺杂玻璃光波导传感元件和LiFe1-0.01xPt0.01xPO4气敏元件；分别用自组装的玻璃光波导气敏测试系统(图1)和WS-30A电化学气敏测试系统对其气敏特性进行研究.研究结果表明,Pt百分含量为2.40 wt％时,样品晶体尺寸小于纯的LiFePO4,显出良好的气敏性.在室温下,相同浓度的苯类挥发性有机气体中,LiFe0.98Pt0.02PO4薄膜/锡掺杂玻璃光波导敏感元件对二甲苯、氯苯和苯乙烯等苯类气体有较大的响应,其对二甲苯气体的检测范围为1×10-7-1×10-3V/V0；LiFe0.98Pt0.02PO4气敏元件对1×10-4(V/V0)的二甲苯气体的响应(Sr)为4.72.通过比较可知,在室温条件下,光波导传感器的灵敏度比电化学气敏测试系统高,而在高温条件下,电化学气敏测试系统会显出较高的灵敏性.
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