【摘 要】
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现今,科学技术的快速发展,全球工业化的飞速进行,人类对地球自然资源的使用日渐增加,对环境的污染越来越严重。人类在生产和生活的每一天,都在大气中排放大量的易燃、易爆、有毒气体,如一氧化碳、氮氧化合物、氢气、硫氧化合物、甲烷等等,因此气体传感器的研究在现如今起到了至关重要的作用。气体传感器分为不同的种类,分别为半导体式、电化学式、接触燃烧式和光学式等,其中应用研究最广泛的气体传感器就是半导体式金属氧化
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现今,科学技术的快速发展,全球工业化的飞速进行,人类对地球自然资源的使用日渐增加,对环境的污染越来越严重。人类在生产和生活的每一天,都在大气中排放大量的易燃、易爆、有毒气体,如一氧化碳、氮氧化合物、氢气、硫氧化合物、甲烷等等,因此气体传感器的研究在现如今起到了至关重要的作用。气体传感器分为不同的种类,分别为半导体式、电化学式、接触燃烧式和光学式等,其中应用研究最广泛的气体传感器就是半导体式金属氧化物气体传感器,它具有灵敏度高、制造成本低等特点,适宜量产,在多种领域都有广泛的应用。目前,国内外常见的合成半导体金属氧化物气敏材料的方法有:溶胶-凝胶法、高能机械球磨法、水热合成法、化学沉淀法等等。微乳液法是一种新型的纳米材料的合成方法,与上述常见的气敏材料合成方法相比,它具有尺寸可控、制备的材料分散性好、容易制备等优点,现今已有研究者用来制备半导体金属氧化物气敏材料。In2O3和Cu O作为典型的n型和p型半导体金属氧化物,除了在光电领域具有优异的前景之外,在气体传感器领域也具有研究价值。本文首先分别采用微乳液法和微波加热法制备In2O3和Cu O材料,利用XRD和SEM观察材料的结构和形貌,对比两种方法合成的材料的气敏性能,发现微乳液法合成的纳米颗粒具有的小尺寸效应,有利于气体与材料之间的相互作用,讨论了其相应的气敏机理。其次,通过物理掺杂的方式将微乳液合成的In2O3和Cu O纳米材料混合起来,对不同混合比例的Cu O/In2O3复合材料进行气敏性能测试。气敏测试结果表明,2wt%Cu O/In2O3-d中Cu O的掺杂不仅降低了材料对NO2气体反应的工作温度,而且具有更大的检测范围和更好的选择性。XPS结果表明,Cu O掺杂后增加了氧空位浓度,并在两个材料间存在电子转移,最终导致Cu O/In2O3复合材料对于气敏特性的提高。随后,采用一步微乳液法制备了不同掺杂比例的Cu O/In2O3材料。构筑的气体传感器与单一的氧化铟相比,1.0 wt%Cu O/In2O3-o对于NO2具有更高的灵敏度、更大的检测范围、更好的选择性、更短的响应/恢复时间;最后比较了微乳液法原位掺杂（1.0 wt%Cu O/In2O3-o）和物理掺杂（2wt%Cu O/In2O3-d）制备的Cu O/In2O3材料对NO2气敏性能,并解释了微乳液法原位制备Cu O/In2O3复合材料的对NO2具有更好气敏特性的原因。
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