【摘 要】
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气敏传感器用于有毒气体检测,已在人们生活相关的各个领域得到广泛应用。气敏传感材料是影响气敏传感器性能的核心因素,其中半导体型气敏传感器以其灵敏度高、选择性可调、可靠
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气敏传感器用于有毒气体检测,已在人们生活相关的各个领域得到广泛应用。气敏传感材料是影响气敏传感器性能的核心因素,其中半导体型气敏传感器以其灵敏度高、选择性可调、可靠性高、成本低等优点备受科研工作者关注,但其同时具有工作温度高、选择性低等缺点。因此,本文主要以构筑高性能气敏传感器为目标,针对温度高、选择性低等缺陷,在半导体氧化物的复合、结构优化等方面比较系统地开展了研究工作。具体工作如下: 1、NiO/ZnO/SnO2复合金属氧化物的制备及在乙醇气敏检测方面的应用。利用简单的共沉淀/焙烧方法成功将具有良好光学活性的NiO引入到二元ZnO/SnO2复合金属氧化物(ZnSn-MMOCs)中,并制备出新型三元NiO/ZnO/SnO2复合金属氧化物气敏传感材料(NiZnSn-MMOCs)。研究结果表明:NiO的引入拓宽了ZnO/SnO2材料的可见光吸收范围、降低了其带隙值,从而增强了材料的光电响应性能;增大了其比表面积和氧缺陷,氧缺陷和比表面积提高材料表面的化学吸附氧的覆盖率,进而增强了其传感性能;三元半导体之间形成了p-n异质结构促进传感器材料电阻的增加。500℃焙烧条件下,NiO摩尔数x=0.5时的样品(Ni0.5Zn3Sn0.9500)具有最佳的气敏性能,其响应迅速,稳定性和选择性均较好,对200ppm乙醇的响应值高达180,对低至1ppm的乙醇仍具有快速的响应-恢复时间分别为21s和11s。 2、ZnIn多级结构氧化物的制备及其在三乙胺气敏检测方面的应用。采用简单的水热合成法,在陶瓷管上原位制备了表面粗糙的纺锤形ZnIn多级结构氧化物(ZnInxO,x代表In元素的测定摩尔比)。研究结果表明:适量In掺杂的ZnO金属氧化物具有纺锤形多级结构,其形貌规整、均匀,原子利用率高,有利于三乙胺的室温气敏性能提高;In的存在使多级结构的纺锤形更圆润饱满、表面更粗糙,并显著提高了ZnO基气敏传感器的光学性能,在光激发条件下具有更好的气敏性能;其中性能最为稳定的ZnIn0.13O多级结构氧化物的厚度约为15-20μm,且在室温条件下对三乙胺的气敏性能高达390,高于现在文献报道。实现了室温气体检测,陶瓷管上原位生长多级结构的方法为室温气敏材料的制备提供了新的方向。
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