含镧、镓、镉纳米复合氧化物的制备及其气敏性能研究

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在第一章中主要阐述了气体传感器的发展、分类、应用、评价指标、气敏机理、提高半导体气敏性能的方法,并对纳米材料的发展、分类、合成方法、应用以及尖晶石型复合氧化物的研究现状做了简要介绍。在第二章中采用共沉淀法制备了不同热处理温度(500、600、700、800oC,4 h)以及不同pH值(8.00、9.00、10.00)下沉淀的镓酸镉纳米材料,并研究了沉淀pH值和热处理温度对镓酸镉材料气敏性能的影响。研究结果表明,沉淀pH值和热处理温度对镓酸镉材料的气敏性能有着较大的影响,并且所有材料均显示出对甲醛良好的气敏性能。当沉淀pH值为9.00,热处理温度为700oC时所制备的镓酸镉在工作温度150oC下对100 ppm甲醛气体的灵敏度最高为67.7,材料对甲醛的最低检出限度为0.01 ppm,且具有较短的响应和恢复时间。在第三章中研究了共沉淀法所制备的纯镓酸镉和稀土元素La3+掺杂的镓酸镉的气敏性能。研究结果表明,纯镓酸镉在工作温度80oC下对100 ppm甲醛的灵敏度为33.11,当La3+的理论掺杂量为5%(mol)时,材料对100 ppm甲醛的灵敏度为313.27,灵敏度提高9.46倍,同时最佳工作温度从150o C下降到80oC,选择性也得到了很大的提高,但其他掺杂比例的镓酸镉对甲醛几乎没有响应,这表明适量La3+的掺杂可以提高镓酸镉对甲醛的选择性和灵敏度。在第四章中采用了静电纺丝法制备了不同比例La3+掺杂的镓酸镉纳米材料,通过XRD、SEM、TEM、HRTEM等手段对材料的组成以及微观形貌进行了表征,结果表明该方法所制备的镓酸镉为一维纳米纤维。气敏性能测试结果表明当La3+的理论掺杂量为7%(mol)时,材料在110oC下对1000 ppm乙醇的灵敏度为320,与纯镓酸镉相比,灵敏度提高了3.7倍,材料对乙醇的最低检出限度可达0.01 ppm,响应和恢复时间分别为2.0 s和4.6 s。在第五章中通过水热和热处理的方法合成了不同比例La3+掺杂的CdO-Ga2O3纳米复合材料并研究了其气敏性能,利用XRD、SEM、TEM、HRTEM、XPS、UV-Vis等手段对材料进行了表征。实验结果表明未掺杂La3+的CdO-Ga2O3在250oC以上时对乙醇有较好的响应,当掺杂La3+时,材料对乙醇的最佳工作温度下降到150oC左右,但所有材料对多种气体均表现出较高的灵敏度,选择性较差。
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