SnO2材料气敏性能研究进展

格式：doc
大小：65.50 KB
文档页数：12

下载文档原格式

/ 12

《SnO2纳米结构的改性及其在气体检测中的应用》范文

《SnO2纳米结构的改性及其在气体检测中的应用》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展，SnO2纳米结构因其独特的物理和化学性质在众多领域中得到了广泛的应用。

SnO2纳米材料具有较高的比表面积、良好的化学稳定性和优异的电子传输性能，尤其在气体检测领域，其应用潜力巨大。

然而，原始的SnO2纳米结构在某些方面仍存在局限性，如灵敏度、选择性和稳定性等方面的问题。

因此，对SnO2纳米结构进行改性研究，提高其在气体检测中的应用性能，显得尤为重要。

本文将介绍SnO2纳米结构的改性方法及其在气体检测中的应用。

二、SnO2纳米结构的改性方法2.1 掺杂改性掺杂是一种常用的SnO2纳米结构改性方法。

通过将其他元素引入SnO2晶格中，可以调整其电子结构和表面性质，从而提高气体检测性能。

常见的掺杂元素包括贵金属（如Au、Pt）、过渡金属等。

掺杂可以增加SnO2纳米结构的活性位点，提高气体分子的吸附能力和电子传输速率。

2.2 表面修饰表面修饰是另一种有效的改性方法。

通过在SnO2纳米结构表面引入有机或无机分子，可以调整其表面化学性质和物理性质。

例如，可以利用含氧官能团与SnO2表面的相互作用，改善其对特定气体的吸附性能。

此外，表面修饰还可以增加SnO2纳米结构的亲水性或疏水性，有利于提高其在实际应用中的稳定性。

2.3 结构调控通过调整SnO2纳米结构的形貌、尺寸和结构，可以优化其气体检测性能。

例如，制备具有高比表面积的纳米花状、纳米线等结构，可以提高气体分子的吸附面积和吸附速率。

此外，控制SnO2纳米结构的结晶度和晶格缺陷，也可以影响其电子传输性能和气体吸附能力。

三、改性SnO2纳米结构在气体检测中的应用3.1 气体传感器改性SnO2纳米结构在气体传感器领域具有广泛的应用。

通过将改性后的SnO2纳米结构制备成薄膜或厚膜传感器，可以实现对多种气体的检测。

例如，利用掺杂贵金属的SnO2纳米结构制备的传感器，对CO、H2等可燃性气体具有较高的灵敏度和快速响应能力。

MWCNTs与ZnOSnO2复合材料的制备及其NO气敏性研究的开题报告

MWCNTs与ZnOSnO2复合材料的制备及其NO气敏性研究的开题报告一、研究背景随着工业化和城市化的推进，空气污染问题越来越严重，尤其是有害气体NO的排放量逐年增加，对人类健康和环境造成的影响越来越大。

因此，开发新型高效的NO气敏材料成为当前研究热点之一。

MWCNTs和ZnOSnO2都具有良好的气敏性能，其复合材料的气敏性能更有潜力。

MWCNTs是一种纳米材料，高比表面积和良好的导电性能使其成为制备气敏材料的理想选择；ZnOSnO2复合材料具有良好的化学稳定性和光催化性能，是制备氧化物半导体气敏材料的常用选择之一。

因此，研究MWCNTs与ZnOSnO2复合材料的制备及其NO气敏性能具有重要的学术和应用价值。

二、研究内容与方法本文将研究MWCNTs与ZnOSnO2复合材料的制备及其NO气敏性能。

具体内容如下：1.制备MWCNTs/ZnOSnO2复合材料：采用水热法制备ZnOSnO2，再将MWCNTs与其复合，并进行表征。

2.测试复合材料的NO气敏性能：利用静态气敏实验系统，测试MWCNTs和MWCNTs/ZnOSnO2复合材料的NO气敏性能及其响应和恢复时间。

3.表征复合材料的物理化学性质：利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)等对制备材料的形貌、结构和热稳定性进行表征。

三、预期成果本研究将制备出MWCNTs/ZnOSnO2复合材料，并对其进行全面的表征和气敏性能测试，探究复合材料的气敏机理和影响因素。

预期达到以下成果：1.制备出MWCNTs/ZnOSnO2复合材料，表征其形貌、结构和热稳定性。

2.测试复合材料的NO气敏性能，并探究其响应和恢复时间。

3.探究MWCNTs与ZnOSnO2复合材料的气敏机理和影响因素。

四、研究意义本研究的开展将对新型高效的NO气敏材料的研究有所推进，还能为环境监测、汽车尾气排放等领域的应用提供理论和实践支持。

SnO2掺杂纳米TiO2材料气敏性能研究

吸附氧的解吸速率大于其吸附速率，其表面化学吸附氧密
敏性最佳；加热电Ｊ、Ｖ时对甲醛的气敏性最佳。在玉４５对后面
的气敏性能测试，均在对应气体的最佳工作电压下进行。由于气敏材料对丙酮的气敏性较差，因此未对其作进一步
而日益受到重视，其中当今广泛应用的是ＳＯ气敏材料，随着研究的深入与近年来纳米技术的迅速发展，ｎ２
人们发现纳米ＴＯｉ气敏材料具有工作温度低、性能好、制备简单等独特优点，因此逐渐成为人们关注的另
一
个热点【】】。通过对ＴＯ气敏材料进行掺杂，可大大改善其灵敏度、降低工作温度、提高稳定性等。方国０ｉ２
维普资讯
热式气敏元件。按照同样的工序，制得用于对比试验的各类气敏元件，最后放置于测试台上１０Ｃ０。
老化２ｈ４。
２、气敏特性测试测试采用静态酉气法，在炜ｄ
盛ＷＳ３Ａ气敏元件测试系统上．０
的选择性做了定性分析。
二、实验ｌ、气敏元件的制备按比例将纳米ＴＯ２（ｉ平均粒径２ｎ５ｍ）与ＳＯ粉末混合，经过充分研磨混合均匀后，加入少量的聚乙ｎ２二醇作为分散剂以无水乙醇调成糊状，均匀涂在带有金电极的氧化铝陶瓷管上，室温干燥后放入马弗炉内一定温度烧结固化，随炉冷却后取出，在氧化铝陶瓷管内腔中安置电阻加热丝，并将其焊接在管座上，制成旁

微纳结构二氧化锡气敏传感器的研究进展

微纳结构二氧化锡气敏传感器的研究进展刘斌;李维;刘海军;冯秋艳;侯腾;李永;郑长征【摘要】二氧化锡（ SnO2）是一种重要的半导体气敏材料，特别是具有不同形貌的微纳结构SnO2，由于其粒子尺寸小，比表面积大，成为广泛研究的气敏材料之一。

简要介绍了SnO2的晶体结构和传感机理，综述了近年来具有不同形貌的微纳结构SnO2气敏传感器以及金属和金属氧化物掺杂的微纳结构SnO2气敏传感器的研究进展，并对微纳结构SnO2气敏传感器未来的研究方向和重点进行了展望。

%Tin oxide ( SnO2 ) is a kind of important semiconductor gas sensing materials ,especially micro/nano-structure SnO 2 with different morphologies is one of the most widely studied gas sensitive materials because of the small particle size and large specific surface area .The crystal structure and the gas senso-ring mechanism of SnO 2 are simply introduced .The research progress of the micro/nano-structure SnO 2 gas sensors with different morphologies and micro /nano-structure SnO 2 gas sensors doped with metal and metal oxides are reviewed .In the end ,the future research direction and emphasis of the micro/nano-struc-ture SnO2 gas sensors are prospected .【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2016(045)011【总页数】5页(P2139-2143)【关键词】二氧化锡;微纳结构;气敏传感器;研究进展【作者】刘斌;李维;刘海军;冯秋艳;侯腾;李永;郑长征【作者单位】西安工程大学环境与化学工程学院，陕西西安 710048;西安工程大学环境与化学工程学院，陕西西安 710048;西安工程大学环境与化学工程学院，陕西西安 710048;西安工程大学环境与化学工程学院，陕西西安 710048;西安工程大学环境与化学工程学院，陕西西安 710048;西安工程大学环境与化学工程学院，陕西西安 710048;西安工程大学环境与化学工程学院，陕西西安 710048【正文语种】中文【中图分类】TQ134.3+2;O614;TP212近年来，随着社会经济和工业生产技术的飞速发展，人们面临着日益严重的环境污染问题，人们更加重视对有毒有害气体、易燃易爆气体、以及大气污染物的监控和检测。

NiO／SnO2纳米复合粉体的制备及其气敏性能的研究

扫描电镜（Ｅ对样品的组成、ＳＭ）粒径、形貌进行了表征，并对样品的气敏性能进行了测试，结果表明：复该合粉体对甲醛的灵敏度较好，并在工作温度为９ ℃时对乙醇有较好的选择性。５
关键词：ＮＯＳＯ；ｉ／ｎ复合纳米粉体；气敏性质；甲醛
收稿日期：０９１ —９２０ — ２１
匀加热，在电力搅拌器搅拌下使柠檬酸完全溶解，并与金属ｓ充分接触反应，ｎ用触点温度计控制反应温度在１５℃下７搅拌（拌过程中需间隔加水，搅以保持液态）Ｏｈ后弃去未４
溶解ｓ粒，所得的棕黄色悬浊液继续加热搅拌，去水ｎ将蒸
ＡｂｔａｔＴｅｓｒｃ：ｈＮｉｄｐｄｎｃｍｐｓｔａｏｐｒｃｅｏｄｒｗａｒｐｒｄｙｈｍｉａＯｐｅｉｉｔｎＯｏｅＳＯ２ｏｏｉｎｎ－ａｔｌｐｗｅｓｐｅａｅｂｃｅｃｌ — ｒｃｐｔｉｅｉＣａｏ
Ｔｅｈｏｏｙ，ｏａ７０３，ｉａ２ＣｏｌｇｆＣｈｍｉｔｙａｄＥｎｉｏｅｔｌＳｉｎｅ，ｃｎｌｇＬｕｙｎｇ４１２Ｃｈｎ；．ｌｅｏｅｓｒｎｖｒｎｎａｃｅｃｅｍ
Ｈｅａｏｍｏｌｎｖｒｉ．ｉｘｎ５０７ＣｉａｎｎＮｒａＵｉｅｓｙＸｎｉｇ４３０．ｈｎ）ｔａ
ＳＯ，用互相扩散作用制备的ＣＯＳＯｎ利ｕ／ｎ等＿利用Ｐ２，。型和ｎ型半导体晶体之间形成的ｐｎ来检测多种多样的－结

SnO2的研究

二氧化锡膜气敏传感器核心研究深入探讨摘要：在论述二氧化锡气敏机理的基础上，介绍了通过掺杂金属、金属离子、金属氧化物等方法制备二氧化锡膜气敏传感器的研究成果以及二氧化锡传感器阵列电鼻子的研究现状，并对其发展趋势进行了展望。

一、引言随着纳米技术的发展，与该项技术相结合的气敏传感器的研究已经成为热门课题。

这类传感器以其较好的灵敏度和选择性、良好的响应和恢复时间以及较长的使用寿命，而被广泛应用于各种有毒有害气体、可燃气体、工业废气、环境污染气体的检测。

1931年，研究人员发现金属氧化物 Cu2O的电导率随H2O蒸汽的吸附而改变，从此拉开了材料气敏特性研究的序幕，并将这种特性与传感器技术相结合而制成气敏传感器。

气敏传感器的敏感材料主要是导电聚合物、金属氧化物和复合氧化物。

导电聚合物包括聚吡咯、聚噻吩、聚吲哚、聚呋喃等;金属氧化物则包括SnO2、ZnO、WO3、Fe2O3、 TiO2、CeO2、Nb2O5、Al2O3、In2O3、LnMO3(Ln=La、Gd ，M=Cr、Mn、Fe、Co)等，其中又以SnO2、 ZnO、Fe2O3 三大体系为主;复合氧化物主要为MxSnO3(M=Cr、Mn、Fe、Co)。

目前普遍采用的方法是以二氧化锡(SnO2)为基材，通过掺杂等方法制备出气敏传感器，用以检测某种气体的成分和浓度。

二、二氧化锡气敏机理的理论模型SnO2 属于N型半导体，含有氧空位或锡间隙离子，气敏效应明显。

关于其气敏机理的理论模型有多种[1]，一般认为其气敏机理是表面吸附控制型机制[2]，即在洁净的空气(氧化性气氛)中加热到一定的温度时对氧进行表面吸附，在材料的晶界处形成势垒，该势垒能束缚电子在电场作用下的漂移运动，使之不易穿过势垒，从而引起材料电导降低;而在还原性被测气氛中吸附被测气体并与吸附氧交换位置或发生反应，使晶界处的吸附氧脱附，致使表面势垒降低，从而引起材料电导的增加，通过材料电导的变化来检测气体。

纳米SnO2对CO的气敏性能研究

第２５卷第１期
Ｖｏ．５ＮＯ１１２．
新乡学院学报（自然科学版）
ＪｕｎｌｆＸｉｘａｇＵｎｖｒｉ（ｔｒｌＳｉｎｅＥｉｉｎｏｒａｎｉｎｉｅｓｔＮａｕａｃｅｃｄｔ）ｏｙｏ
２００８年３月
０引言
并采用传统方法制备成旁热式气敏元件，究了研
对ＣＯ的气敏性能。
１实验部分
由于锡的许多化合物具有熔点高、学性质化
稳定、易与强酸强碱反应等独特光学、不电学及催化性能，广泛用于半导体、感器、池、化被传电催
Ｃ具有４５的高灵敏度。０．倍关键词：解一解法；ｎ纳米材料；溶热ＳＯ；酒敏性能中图分类号：６８０４文献标志码：Ａ文章编号：６４３２（０８０ — ０７０１７ — ３６２０）１０３ — ３
Ｋｅｏｄ：ｉｓｌｔｎｐｒｄｓｓｍｅｈｄ；ＳＯ２ｙｗｒｓｄｓｏｕｉ－ｙｏｙｉｔｏｏｎ；ｎｎｓｚｄｍａｅｉｌｌｏｏｅｓｎｒｐｒｙａｏｉｅｔｒａ；ａｃｈｌｓｎｉｇｐｏｅｔ
Ｍａ．２０８ｒ０
纳米ＳＯ对ＣＯ的气敏性能研究ｎ
梁慧君张静娄向东。王晓兵。，，，
（．乡学院化学系，南新乡４３０；．河医学高等专科学校教务处，南漯河４２０；１新河５０３２漯河６０２３河南师范大学化学与环境科学学院，南新乡４３０）．河５０７

溶胶-凝胶法制备掺钛SnO2薄膜的气敏光学特性研究

（华南理工大学理学院，广东广州５０４）１６０
摘
要：采用溶胶一凝胶（ｏ—ｅ）ｓｌｇ１法制备掺钛ＳＯ薄膜，ｎ通过制备过程中变化不同质量分数的钛掺杂来
制备３种不同质量分数（，０，５％）５％１％１的掺钛ＳＯｎ薄膜。在常温下对膜片在丙酮、甲烷气氛中进行气
ｔｉｌｅａｅｙｓｌｇｌｍｅｈｏｈｎｆｍｐｒｐｒｄｂｏ — ｅｔｄｉ
ＦＮＧＪｎｙａＥｉ —ｕｎ，ＺＵＹｉｉＥＮＪａ —ｉｎＨＯ－，ＤＧｉｎｑａｇｙ（ｃｏｌｆｃｎｅＳｕｈＣｉａＵｉｅｓｙｏｅｈｏｇ，ａｇｈｕ５０４，ｈｎ）Ｓｈｏｉｃ，ｏｔｈｎｎｖｒｉｆＴｃｎｌｙＧｕｎｚｏ１６０ＣｉａｏＳｅｔｏ
８４
传感器与微系统（ｒｎｄｃｒｎｃｏｙｔｅｈｏｇｓＴａｓｕｅｄＭｉｓｓｍＴｃｎｌｉ）ａｒｅｏｅ
２１０２年第３卷第２期１
溶胶一凝胶法制备掺钛ＳＯ２ｎ薄膜的气敏光学特性研究
冯金垣，周壹义，健强邓
ｔｅａｅｏｅａｍｏｐｒｎｍｅｈａａｍｏｐｈｒｒｅｅｒｈｄａｈｒｏｈｃｔｎｔｓｈｅｅａｄｔｎｅｔｓｅｅａｅｒｓａｃｅｔｔｅｏｍｔｍｐｒｔｅｅｅａｕｒ．Ｔｈｒｓｌｓｓｏｔａｅｅｕｔｈｗｈｔ
中图分类号：Ｏ３；５４４０６７文献标识码：Ａ文章编号：１０－７７２１）２０８－３００９８（０２０－０４－０

《SnO2-活性炭和Tb2O3-ZnO复合材料的制备及其气敏性能研究》范文

《SnO2-活性炭和Tb2O3-ZnO复合材料的制备及其气敏性能研究》篇一SnO2-活性炭和Tb2O3-ZnO复合材料的制备及其气敏性能研究摘要：本文主要研究SnO2/活性炭和Tb2O3/ZnO复合材料的制备方法，以及这两种复合材料在气敏传感器中的应用。

通过对复合材料的物理化学性质和气敏性能的深入研究，为开发高性能的气敏传感器提供理论依据和实验支持。

一、引言随着工业化和城市化的快速发展，环境污染问题日益严重，对气体检测的需求也日益增长。

气敏传感器作为一种重要的气体检测工具，其性能的优劣直接影响到环境监测的准确性和可靠性。

因此，研究高性能的气敏材料对于提高气敏传感器的性能具有重要意义。

SnO2和Tb2O3等金属氧化物因其良好的气敏性能被广泛应用于气敏传感器中。

本文通过制备SnO2/活性炭和Tb2O3/ZnO复合材料，以提高其气敏性能。

二、材料制备1. SnO2/活性炭复合材料的制备SnO2/活性炭复合材料的制备主要采用溶胶-凝胶法和浸渍法相结合的方法。

首先，通过溶胶-凝胶法制备SnO2前驱体，然后将其与活性炭进行浸渍，经过干燥、煅烧等工艺，得到SnO2/活性炭复合材料。

2. Tb2O3/ZnO复合材料的制备Tb2O3/ZnO复合材料的制备采用共沉淀法。

首先，将Tb盐和Zn盐溶液混合，加入沉淀剂，形成沉淀物。

然后经过离心、洗涤、干燥、煅烧等工艺，得到Tb2O3/ZnO复合材料。

三、材料表征及性能测试1. 材料表征通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对制备的SnO2/活性炭和Tb2O3/ZnO 复合材料进行表征，分析其晶体结构、形貌和微观结构。

2. 性能测试对制备的SnO2/活性炭和Tb2O3/ZnO复合材料进行气敏性能测试，包括对不同气体的响应值、响应时间、恢复时间等指标的测试。

同时，通过循环测试和长期稳定性测试，评估其在实际应用中的性能表现。

四、结果与讨论1. 制备结果通过XRD、SEM、TEM等表征手段，观察到SnO2/活性炭和Tb2O3/ZnO复合材料具有较好的晶体结构和形貌。

TiO2-SnO2复合氧化物介孔薄膜的气敏特性研究

ａｄ１２ｒｓｅｔｅｙＦｏｎｙｉｏｈｍｐｄｎｅｃａｇｓｔｅｍｅａｘｄｘｉｉｂｉｕａａｉｎｅｎ４．６，ｅｐｃｉｌ．ｒｍａａｓｓｆｔｅｉｅａｃｈｎｅ，ｈｔｌｏｉｅｅｈｂｔｏｖｏｓｃｐｃｔｃｖｌｓａｃａａｔｒｔｅｔｓｅｐｓｄｔｅｕｉｇｇｓｈｒｃｅｓｉｗｈｎｉｉｘｏｅｏｒｄｃｎａ．ｉｃＫｅｒｓｍｅｏｏｏｓｍａｅａ；ＴＯ一ｎ２ｔｉｌ；ｅａｏａｉｎｉｄｃｄｓｌａｓｍｂｙａｅｓｎｙｗｏｄ：ｓｐｒｕｔｒｌｉ２ＳＯｈｎｆｍｓｖｐｒｔ－ｕｅｅｆｓｅｌ；ｇｓｎｉｇｉｉｏｎ－ｓ
中图分类号：Ｔ２２Ｐ１文献标识码：Ａ文章编号：１０－７７２１）９００－４００９８（０００－０８０
Ｒｅｅｒｈｏａ —ｅｉｇｐｏｅｔｅｆｍｅｏｔｕｔｒｄｓａｃｎｇｓｓｎｓｎｒｐｒｉｓｏｓｓｒｃｕｅ
张锦瑞许军娜凌云汉，，
（．１河北理工大学资源与环境学院。北唐山０３０河６０９：２清华大学材料系。京１０８）．北００４
摘
要：采用蒸发诱导自组装工艺制备了ＴＯ－ｎ介孔金属氧化物薄膜。采用静态配气法。ｉ２ＳＯ研究了不
８
＼）ｐ

纳米CuO-SnO2气敏粉体的制备及气敏特性研究

＊Ｃ。ｒｓｏｄｎｕｈｒｒｅｐｎｉｇａｔｏ．Ｔｅ．：８ — ２ — ８３３０；ｅｍａｌｗａｇｉｈ＠ｈｔｉｃｍ１＋６４９８９８ｉ：ｎｌｏｎｊｏｍａｌｏ．
ｍａｎｕｆｃｕｒａｓｓｎｓｓｗｉｈｏｏｓｓｎｉｈａａｔｒｚｔｏｎＴｒａｍｅｔａｄｆｅｅｅｐａｕｒｗａｉｅｔｇａｅａｌｅｇｅｏｒｔｇｄｇａｅｓｎｇｃｒｃｅｉａｉ．ｅｔｎｔｉｆｒｎｔｔｍｅｒｔｅｓｎｖｓｉｔｄ．ＴｈｅｇａｅｉｉｆｅｔｏｎｇａｄｂｅｎｍｅｕｒｄｔｔｅｐｓｓｎｓｔｖｅｅｆｃｓｈａｅａｓｅＯｈｏｗｄｒｈｃｄｄｆｅｅｃｅｓｗｉｈｈａｉｆｒｎｔｏｎｃｎｔａｉｎｓＴｈｒｓｔｓｏｗｈａｈｅｅｒｔｏ．ｅｅｕｌｓｈｔｔｔｐｒｐａｅｎｓｚｄｐｏｄｓｈｖｅｌｒｅｓｃｆｃｓｒａｃｒａ，ｈｇｓｆｃｃｉａｉｎｄｔａｉｅｒｄｎａｏｉｅｗｅｒａａｇｐｅｉｉｕｆｅａｅｉｈｕｒａｅａｔｖｔｏｎａｈｅｒｔｏｎａｎｎａｉｅｐｒｔｅｉｌａｅｌｎｇｔｍｅａｕｒｓ６５Ｃ，（２ｇｅｓｓｄｏｐｄ４（ｏｌｒｆａｔｏｎ）ＣｕＯｖｅｈｉｅｓｔｖｔｎｉｈｓｌｃｉｉｙｅｐｃａｌｏｒｇｒｅｈｏｕｅｇａ０Ｓｎ）ａｓｓｎｏｒｅｍａｒｃｉｈａｇｈｓｎｉｉｉｙａｄｈｇｅｅｔｖｔｓｅｉｌｙｆｅｎｓｓＣＯ．２Ｋｅｒｓ：ｙｗｏｄＳｎＯ２；Ｄｏｎｇ；Ｃｕ；ＧａｅｓｎｇｐｒｅｔｅｐｉＯｓｓｎｉｏｐｒｉｓ；ＧｒｅｏｕｓｓＣＯ２ｅｎｈｅｇａ

二氧化锡半导体纳米粉体

二氧化锡半导体纳米粉体的制备及气敏性能研究报告学院：资源加工与生物工程学院班级：无机0801姓名：***学号：**********组员：张明陈铭鹰项成有半导体纳米粉体的制备及气敏性能研究前言SnO2 粉体作为一种功能基本材料，在气敏、湿敏、光学技术等方面有着广泛的应用。

目前是应用在气敏元件最多的基本原材料之一。

纳米级SnO2 对H2 、C2H2 等气体有着较高的灵敏度、选择性和稳定性，具有更广阔的应用市场前景。

研究纳米SnO2 粉体的制备方法很多，例如：真空蒸发凝聚法、低温等离子法、水解法、醇盐水解法、化学共沉淀法、溶胶—凝胶法，近期还出现了微乳液法，水热合成法等。

每种制粉方法各有特点，但是在目前技术装备水平和纳米粉体应用市场还未真正形成的条件下，上述纳米粉体制备方法由于技术成熟度或制备成本等方面的原因，大多都还未形成具有实际意义上的生产规模，主要还处于提供研究样品阶段。

以廉价的无机盐SnCl4·5H2O为原料，采用溶胶-凝胶法制备出粒度均匀的超细SnO2粉体，该工艺具有设备简单，过程易控，成本低，收率高等优点。

实验考察制备工艺过程中原料浓度、反应温度、反应终点pH值、干燥脱水方式、培烧温度等因素对纳米SnO2粉体粒径的影响。

实验过程以TG-DTA热分析、红外光谱等测试手段，分析前驱体氢氧化物受热行为，前驱体表面基团及过程防团聚机理等。

利用透射电子显微镜、X-射线衍射仪、比表面测试仪分别对纳米粒子的形貌与粒径分布、晶相组成、比表面积进行了表征与测定。

在实验中制备得到得SnO2 胶体，在干燥、煅烧的过程中很容易形成团聚。

因为粉体颗粒细小, 表面能巨大, 往往会粘结在一起。

水热法是近年来出现的制备超细粉体的新方法，其利用密封压力容器, 以水为溶剂, 温度从低温到高温(100 ℃～400 ℃) , 压力在10～200 MPa 。

该方法为前驱物反应提供了一个在常压下无法实现的特使物理化学条件。

纳米SnO2气敏性质研究

［］１傅［］２李［］３刘［］４陆刚．电抗标定法改善ＳＯ２气敏元件的选择性［］仪表技术与传感器，０，３用ｎＪ．２０１２：１—３．５平．敏传感器的近期进展［］功能材料，９０３（）１６— １９．气Ｊ．１９，０２：２２梅．ｎ及ＣＯ掺杂的ＳＯ２米粉末的制备及表征［］松辽学刊（ＳＯ２ｕｎ纳Ｊ．自然科学版）２０（）７１，０１７１ — ９凡．细粉体应用于低温气敏材料［］功能材料，９５２（）９—１．超Ｊ．１９，６４：２
将气敏元件安装在传感器上，行测试．进
２２气敏性质的测量．
元件的灵敏度用Ｓ标记，Ｓ＝Ｖ。
２３实验结果及讨论．
，中Ｖ。元件在空气中的电压，。元件在检测气体中的其为Ｖ为
气、乙醇、氧化碳、气等都很敏感［［，本文中我们考察了样品对三种可燃性气体（气、烷、一氢１在】氢甲
丁烷）灵敏度以及选择性．的
２实验
２１气体传感器的制作．采用液相化学法制备了纳米Ｓ０２掺杂Ｐｎ和ｄ的纳米Ｓ０粉末［将纳米粉与水混合，研钵内ｎ２引，在研磨后涂在已制好的Ｐ电极上经６０烧结后制成管芯，焊接、化及后续处理，得气敏元件，ｔ５℃ 经老制

In3+掺杂SnO2纳米粉体的制备及气敏性能研究

司乐仪器厂８ — ５２型恒温磁力搅拌器；海市实验仪器总厂２２１型干燥箱；津卫东电炉厂ＲＸ５１上０— 天Ｊ一－３型马弗炉；国布鲁克德ＤＸ射线衍射仪；８日本电子公司ＪＭ—０Ｓ型透射电子显微镜；南汉威电子有限公司Ｈｗｃ３Ａ汉威气敏元件测试系统．ＥＪ０Ｘ河＿ｏ１２气敏材料的制备．１２１ＳＯｚ制备．．ｎ的将一定量的分析纯的ｓ粒放人烧杯中，质量比１：０的比例加入柠檬酸，入适量蒸馏水，力搅ｎ按３加磁
拌，使柠檬酸完全溶解．后，温至８Ｃ，拌（随升Ｏ。搅搅拌过程中需要适时补充蒸馏水，保持液态）７以，２ｈ后弃去少量未完全溶
第３８卷第３期２１００年５月
河南师范大学学报（自然科学版）
ＪｏｒａｆｅａｒｌＵｎｖｒｉＮａｕａｃｅｃ）ｕｎｌｏＨｎｎＮｏｍａｉｅｓｔｙ（ｔｒｌＳｉｎｅ
Байду номын сангаас
ＶＺ８Ｎｏ３．３．Ｍａｙ．２００１
文章编号：ＯＯ３７２１）３０２４１０一２６（０００ —０８ —０
Ｉ３掺杂ＳＯ纳米粉体的制备及气敏性能研究ｎ＋ｎ２
牛新书，伟娜，静霞邓孙
（南师范大学化学与环境科学学院，南省环境污染控制重点实验室，南新乡４３０）河河河５０７

溶胶-凝胶法掺钛SnO2薄膜的气敏光学特性研究

ＳｕｄｎｇｓｓｎｉｇｏｔｃｌｐｒｐｒｉｓｏｎｔｙｏａｅｓｎｐｉａｏｅｔｅｆＳＯ２：Ｔｉ
ｔｉｌｒｐｒｄｂｏ－ｅｈｎｆｍｐｅａｅｙｓｌｇｌｉ
ＦＮＧＪｎｙａ，ＤＥｉｎｑａｇＥｉ－ｕｎＮＧＪａ —ｉｎ，ＫＯＮＧＺｅｈｎ（ｃｏｌｆＳｉｃ，ｏｔｈｎｎｖｒｉｆＴｃｎｌｙＧａｇｈｕ５０４，ｈｎ）ＳｈｏｃｎｅＳｕｈＣｉａＵｉｅｓｙｏｅｈｏｏ，ｕｎｚｏ１６０ｃｉａｏｅｔｇ
Ａｂｔａｔｎ２ＴｈｎｆｍｆｄｆｒｎｏｉｇｃｎｅｔｔｎｒｒｐｅｙｓｌｅｎｅｔｄｂＤ．ｈｓｒｃ：ＳＯ：ｉｔｉｌｏｉｅｅｔｄｐｎｏｃｎｒｉｓａｅｐｅａｄｂｏ－ｌａｄｔｓｙＸＲＴｅｉａｏｒｇｅｇｓｓｎｉｇｏｔａｒｐｒｅｆｔｅｆｍｎｔｅｅｈｎｌａｅｒｓａｃｅｔｔｅｒｏｔｍｐｒｔｒ．ｅｅｐｒｎａａｅｓｎｐｉｌｐｏｅｉｓｏｌｉｈｔａｏｅｅｈｄａｈｏｍｅｅａｕｅＴｘｉｔｌｃｔｈｉｒｒｈｅｍｅｒｓｌｓｏｓｔａｅｐｎｅｔｆＳＯ：ｈｎｆｍｓｓｇｉｃｎｌｈｒｅｈｈｔｅｔｔｅｒｏｔｍｒｔｒｅｕｔｈｗｈｔｓｏｓｉｏｎ２Ｔｉｉｌｉｉｎｆａｔｓｏｔｒｔａｔｅｏｈｒａｈｏｍｅｐａｕｅｒｍｅｔｉｉｙｎｅ

SnO2基气敏传感器的制备与研究

SnO2基气敏传感器的制备与研究一、本文概述本文旨在探讨SnO2基气敏传感器的制备及其性能研究。

SnO2，作为一种重要的n型半导体金属氧化物，因其出色的气敏性能、稳定的化学性质以及相对较低的成本，被广泛应用于气体检测领域。

本文首先将对SnO2基气敏传感器的基本原理进行简要介绍，包括其气敏机理、传感性能的主要影响因素等。

接下来，文章将详细介绍SnO2基气敏传感器的制备方法，包括溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、物理气相沉积法等多种常见技术。

通过对制备工艺的深入研究和探讨，本文旨在寻找最佳的制备方案，以优化传感器的性能。

本文还将对SnO2基气敏传感器的性能进行系统的研究。

通过对传感器在不同气体环境下的响应特性、选择性、稳定性、灵敏度等关键性能指标的测试和分析，本文旨在揭示SnO2基气敏传感器的性能特点及其潜在的应用价值。

本文将对SnO2基气敏传感器的研究现状和发展趋势进行展望，以期为相关领域的研究人员提供有益的参考和启示。

通过本文的研究，我们期望能够为SnO2基气敏传感器的进一步优化和应用提供理论和实践支持。

二、SnO2基气敏传感器的基本原理SnO2基气敏传感器是一种利用SnO2材料的特殊电学性质来检测特定气体的装置。

其基本原理主要基于SnO2材料的半导体特性以及气体分子与材料表面之间的相互作用。

SnO2是一种宽带隙的n型半导体，其导电性主要来源于材料中的氧空位和自由电子。

当SnO2基气敏传感器暴露于空气中时，氧气分子会吸附在材料表面并从导带中捕获电子，形成氧负离子（如O2-、O-、O2-等），导致材料表面形成电子耗尽层，电阻增大。

当传感器暴露在待测气体中时，气体分子会与SnO2表面发生反应，这些反应可能包括气体的吸附、解离、电子交换等过程。

这些过程会改变材料表面的电子状态，从而影响电子耗尽层的厚度和电阻值。

例如，对于还原性气体（如HCO等），它们会与吸附的氧负离子发生反应，释放电子回到SnO2的导带中，导致电阻减小。

SnO2基纳米半导体材料的微结构设计及气敏性能

SnO2基纳米半导体材料的微结构设计及气敏性能SnO2基纳米半导体材料的微结构设计及气敏性能近年来，气敏传感器已广泛应用于环境监测、工业控制和生物医学领域。

气体传感器的工作原理是通过材料在气体环境中发生某种变化，并将这种变化转化为可测量的电信号。

因此，材料的选择和设计对气敏传感器的性能至关重要。

近年来，SnO2基纳米半导体材料因其出色的气敏性能而受到广泛关注。

SnO2是一种由锡和氧元素组成的氧化物，在气敏传感器中具有优异的性能和稳定性。

通过微结构设计，可以进一步改善SnO2材料的气敏性能。

首先，微结构设计可以通过控制SnO2材料的形貌和尺寸来调控其气敏性能。

纳米尺寸的SnO2颗粒具有更大的比表面积和更多的表面活性位点，从而增强了气体与SnO2之间的作用。

此外，通过控制纳米颗粒的形状可以增加材料的表面粗糙度，进一步提高传感器的敏感度。

其次，微结构设计还可以通过合适的添加剂来改善SnO2材料的气敏性能。

添加剂可以在SnO2材料的晶格中形成杂质位点，并改变材料的电学性质和表面活性。

例如，钙、锌等金属添加剂可以引入额外的能级，从而改变材料的能带结构，提高材料的导电性能和敏感度。

此外，在微结构设计中，还可以通过控制SnO2材料的孔隙结构来调控其气敏性能。

根据气敏机理，SnO2材料在吸附气体分子时会发生电荷传递和电离反应，并导致电荷载流子浓度的变化。

孔隙结构的控制可以调节SnO2材料与气体相互作用的有效面积和局部电场，进而影响气敏传感器的响应速度和选择性。

除了微结构设计，还需要对气体传感器的工作条件进行合理设计。

例如，选择合适的工作温度和压力可以提高传感器的灵敏度和稳定性。

此外，选择合适的工作气体和气体浓度范围也是确保传感器准确性的重要因素。

总的来说，SnO2基纳米半导体材料的微结构设计对气敏性能起着关键作用。

通过控制材料的形貌、尺寸和添加剂，以及调节孔隙结构和工作条件，可以改善SnO2材料的气敏性能，并实现更高灵敏度、更好的选择性和更长的使用寿命。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

SnO2材料气敏性能研究进展1.气体传感器的定义与研究意义气体传感器是传感器领域的一个重要分支，是一种将气体的成分、浓度等信息转换成可以被人员、仪器仪表、计算机等使用的信息的装置。

它主要用来检测气体的种类和浓度，对接触气体产生响应并转化成电信号从而达到对气体进行定量或半定量检测报警的目的。

气体传感器现已在人类的生产生活中得到了广泛的应用，在民用方面，主要是检测天然气、煤气的泄露，二氧化碳气体含量、烟雾杂质和某些难闻的气味及火灾发生等；在工业方面，主要是检测硫化物、氮氧化物、CH4、CO、CO2及Cl2等有毒或有害的气体，检测有机溶剂和磷烷、砷烷等剧毒气体，检测电力变压器油变质而产生的氢气，检测食品的新鲜度，检测空燃比或废气中的氧气的含量以及检测驾驶员呼气中酒精含量等；在农业生产上，主要是检测温度和湿度、CO2，土壤干燥度、土壤养分和光照度。

因此，气敏传感器的研究具有非常重要的意义。

2.气体传感器的分类按基体材料的不同，气敏传感器还可分为固体电解质气体传感器、有机高分子半导体传感器，金属氧化物半导体气体传感器；按被检测的气体不同，气敏传感器可分为酒敏器件、氢敏器件、氧敏器件等。

固体电解质气体传感器使用固体电解质做气敏材料，主要是通过测量气敏材料通过气体时形成的电动势而测量气体浓度。

这种传感器电导率高，灵敏度和选择性好，得到了广泛的应用。

高分子气敏传感器通过测量气敏材料吸收气体后的电阻、电动势、声波在材料表面传播速度或频率以及重量的变化来测量气体浓度。

高分子气体传感器具有许多的优点，如对特定气体分子灵敏度高，选择性好，且结构简单，能在常温下使用，可以补充其它气体传感器的不足。

金属氧化物半导体气体传感器是一类研究时间较长、应用前景较好的传感器，它主要根据材料表面接触气体后电阻发生变化的原理来检测气体。

因为金属氧化物半导体中多数载流子的不同而分为P型和N型。

N型半导体材料中，主要是晶格内部存在氧离子的缺位或阳离子的填隙，此类材料主要包括SnO、ZnO、In2O3、a-Fe2O3、WO3、ZnFe2O4、CdO和TiO2等。

在P 型半导体材料中，晶格内部存在阳离子的缺位，即空穴导电，这类材料主要包括LaFeO3、MoO2、Cr2O3、CuO、SnO、Cu2O和NiO等。

还有一些金属氧化物半导体如ZnO、V2O5、NiO和In2O3等既可以为N型，也可为P型，这取决于材料的结构和制备方法等因素。

3.金属氧化物半导体气体传感器的气敏机理关于半导体氧化物的气敏特性机理的研究，目前已提出的理论模型可归纳为:表面电阻控制模型（吸附氧理论）、晶界势垒模型、空间电荷层调制理论、晶粒尺寸效应机理和催化剂的作用机理、体电阻控制模型。

主要介绍第一种模型。

吸附氧理论也属于表面电阻控制模型的一种，我们以N型金属氧化物半导体为例来加以解释。

空气中的氧分子物理吸附在N型半导体气敏元件的表面，随着工作温度的升高在材料表面转化为化学吸附氧，和半导体接触后从半导体表面获得电子，形成O2-, O-, O2-等，如下图所示，从而束缚材料表面的自由电子，导致材料表面的电阻增大；还原性气体如乙醇、H2和CO等，与材料表面形成的氧负离子相接触时，气体分子失去电子，如式1-2，1-3和1-4所示，失去的电子重新回到半导体中去，表面电阻下降电导增加。

当前研究最多的是N型半导体，这种模型也是最常用机理模型。

)()()()()(2222lattice O ads O ads O ads O gas O ---⇔⇔⇔⇔ （1-1）--++→+ne O H CO ads OH H C ads O n 2252)()( （1-2）--+→+ne O H ads H ads O n 22)()( （1-3）--+→+ne CO ads CO ads O n 2)()( （1-4） 4.气体传感器的性能参数及指标4.1元件的正常电阻Ra 和工作电阻Rg正常电阻R a 表示气敏元件在正常空气（或洁净空气）条件下的阻值，又称固有电阻；工作电阻R g 表示气敏元件在一定浓度的检测气体下的阻值。

4.2工作温度工作温度(working temperature)也称操作温度(operating temperature)。

金属氧化物半导体气敏材料一般的工作温度都在100 ℃以上，一般来说，半导体材料的工作温度与测试环境有很大的关系。

通常一种气敏材料会有一个最佳的操作温度(optimum operating temperature)，简称OOT ，在这一温度下材料对某一特定浓度的气体会表现出最大的灵敏度。

在通常的实验测试中，首先需要确定出其OOT ， OOT 越低意味着能耗越低，气敏元件的寿命就会越长。

因此，能在室温下检测气体一直是研究者追求的目标。

但是较低的温度有时会导致气体响应和恢复时间延长，在气敏元件的实际应用中，要综合考虑各方面因素，选择合适的工作温度。

4.3灵敏度气敏元件的灵敏度S ( sensitivity ），也称为响应(response)，主要是指气敏材料或气敏元件对被检测气体的敏感程度。

一般用测试前后的电阻或电压的比值表示。

通常定义N 型半导体气敏元件的灵敏度为：g a g a V V R R S ==（还原性气体） a g a gV V R R S == （氧化性气体）式中R a 和V a 分别表示气敏元件在空气中的电阻值和在负载电阻上的电压输出值；R g 和Vg 分别为气敏元件在待测气体中的电阻值和负载电阻上的电压输出值。

对于P 型半导体则与之正好相反。

4.4响应时间和恢复时间响应时间(response time)和恢复时间(recovery time)是表示气敏元件对被测气体响应恢复速度的好坏，分别指元件与测试气体接触或脱离后，元件的电阻值达到稳态所需要的时间。

一般定义响应时间为从元件接触被测气体时开始计时，到电阻达到稳态阻值的90 %所需的时间；恢复时间是指元件脱离被测气体以后阻值恢复到变化阻值的90 %所需要的时间。

响应一恢复时间越短越好，有利于连续测试。

4.5选择性选择性(selectivity)是指气敏材料对多种气体中某种特定气体的响应情况。

一般是比较气敏元件在同一测试温度和气体浓度下，对不同气体的灵敏度。

理论上要求在相同环境中对被检测气体有较好的灵敏度，而对其它气体没有灵敏度或灵敏度很小。

4.6稳定性稳定性(stability)是反映了传感器元件对环境因素的承受能力（包括温度、湿度、烟尘等）。

对气体传感器来说，稳定性十分重要。

通常，气敏元件长期使用以后电阻会发生漂移，致使灵敏度降低，传感器寿命缩短。

通过开发新材料和对材料进行掺杂、复合等都可以改善气敏材料的稳定性。

5.金属氧化物半导体气体传感器存在的问题和研究方向一个完美的气体传感器应该具有以下优点：(1)选择性好，能够在多种气体共存的情况下，只对特定气体有明显的响应；(2)灵敏度高，对超低浓度下的气体也能进行检测；(3)稳定性好，在不同的工作环境中，依旧能稳定工作且使用寿命长；(4)响应恢复时间短；(5)气敏现象可逆，能重复使用；(6)工作温度范围宽，最好在常温下就可以检测；(7)制作简单，成本低。

但是，在实际应用中，由于环境的复杂性、气体的多样性及材料本身的稳定性等方面的因素，目前金属氧化物半导体气体传感器存在的主要问题是上述几方面无法同时得到满足，要么是元件的选择性不高，不是仅仅对被检测的一种气体感，而同时可能对几种气体都比较敏感；要么是元件工作温度高或是稳定性不好；要么是检测机理模糊。

所以，金属氧化物半导体在很多方面有许多问题需要解决。

因此可以通过控制其微观结构完成目前气敏材料领域的三大任务：新材料的探索、对现有气敏材料的改善及对气敏机理的研究。

6. SnO2气敏传感器的研究进展近年来，微纳结构的SnO2气敏传感器由于其非常好的气敏性能，已经受到了人们广泛的关注。

但是，研究发现不同形貌、不同掺杂的SnO2气敏传感器的气敏性能有非常大的差异。

目前的研究重点是通过各种各样的方法如气相法、液相法和固相法来获得具有特殊形貌的微纳结构SnO2，并在此基础上对其进行掺杂改性来提高其气敏性能。

下面将概述不同形貌和不同掺杂微纳结构SnO2气敏传感器的研究进展。

6.1不同形貌微纳结构SnO2气敏传感器的制备目前不同形貌微纳结构SnO2气敏传感器的研究主要集中在一维结构和分级结构，如纳米带、纳米线、纳米棒、纳米管、纳米花、海胆状分级结构以及纳米片自组装分级结构等。

6.1.1一维结构SnO2一维结构SnO2纳米材料具有非常高的表面体积比和非常高的表面活性，这使其对外界环境非常敏感，在传感器件方面具有重要的应用前景。

Zhang 等[1]以MnO2纳米棒为模板制备了多孔SnO2微管，测试了其对不同浓度乙醇的响应情况，并与SnO2块体材料进行了对比，发现在灵敏度、响应恢复时间、稳定性等方面均好于块体材料。

Kumar[2]通过低温热蒸发法制备了SnO2纳米线，并测试了其对甲醇的响应情况。

Qi等[3]通过静电纺丝技术制备了直径在80~160 nm的SnO2纳米纤维，研究了其对甲苯、苯、乙醇及甲醇等不同气体响应情况，结果发现其对甲苯的选择性要远高于其他气体。

6.1.2分级结构SnO2分级结构SnO2具有较大的比表面积以及特殊的空间结构，有利于电子的传输，在气敏材料的研究中占据着重要的地位，也是当前研究的热点。

Liu等[4]通过无模板水热法制备了直径在100~300 nm的海胆状分级结构SnO2，测试了其对乙醇的气敏性能，发现其对乙醇的气敏性能大约是SnO2空心球的3倍。

Liu等[5]通过水热法制备了超薄纳米片自组装分级结构SnO2，测试了其对不同挥发性气体的气敏性能，发现其气敏性能均好于块体材料，对乙醇的选择性远高于其他气体。

Lin等[6]首先通过水热法制备了SnO2前驱体，后高温退火制备了多孔珊瑚状SnO2，其对100 mg/L乙醇的灵敏度达到了3100，好于SnO2纳米球。

刘斌等[7]通过PVP辅助水热法制备了直径在1.7~2.0 μm亚微米棒自组装的SnO2球形花状分级结构，测试了其对乙醇和三乙胺的气敏性能，发现其气敏性能均好于无形貌的SnO2粉末。

6.1.3其他形貌SnO2Chiu等[8]SnCl4·5H2O为锡源，水热制备了尺寸3.0 nm的纳米颗粒，其比表面积达到了130 m2/g，在220 ℃时对25 mg/L乙醇的灵敏度达到了26，响应和恢复时间分别为30 s和18 s。

Zhang等[9]以碳球为模板制备了一系列具有不同直径的SnO2空心微球，研究了气体浓度、操作温度及晶体尺寸等因素对其气敏性能的影响，发现晶体尺寸为12.7 nm的空心微球对NO2最灵敏。