基于La_(0.8)Sr_(0.2)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)/Ag双相复合敏感电极的NO_(2)传感器研究

为了提高NO_(2)传感器的敏感性能,采用自分相法制备La_(0.8)Sr_(0.2)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)(LSCF)和LSCF+0.050Ag,LSCF+0.075Ag,LSCF+0.100Ag双相敏感电极,并以YSZ为固体电解质,制备阻抗谱型NO_(2)传感器,研究Ag的掺杂量对传感器性能的影响。结果表明,与Z',Z″,|Z|相比,θ作为响应信号时传感器的响应恢复时间更短、响应信号更稳定;以θ为响应信号,基于LSCF,LSCF+0.050Ag,LSCF+0.075Ag和LSCF+0.100Ag敏感电极的传感器在450℃最佳工作温度下的灵敏度分别为11.12°,11.28°,13.62°和9.56°/10,其中LSCF+0.075Ag表现出更高的灵敏度,表现出优异的重现性和长期稳定性;此外,传感器对CH_(4),CO_(2),H_(2),CO和NH_(3)表现出优异的抗干扰性能。因此,采用自分相法制备第二相分布均匀、催化活性优异的双相敏感电极材料,有效提升了传感器的灵敏度及选择性,可为高性能NO_(2)传感器的制备提供新思路。

固体电解质基NO_(2)传感器用敏感电极材料的金属修饰或掺杂研究进展

简单综述了固体电解质基NO_(2)传感器用敏感电极材料在金属修饰或掺杂方面的主要研究进展,并对固体电解质基NO_(2)传感器在金属修饰或掺杂方面存在的问题及未来研究方向进行了展望。

基于SMC复合材料矿用NO_(2)传感器外壳设计

针对传统的不锈钢材质传感器外壳可塑性差且加工成本高的问题,通过研究SMC玻璃纤维环氧树脂复合材料的力学性能,按照等效刚度原则计算传感器外壳的壁厚,建立三维模型,并进行了静力学仿真分析验证。仿真分析结果表明:基于最大应变准则,采用SMC玻璃纤维环氧树脂复合材料设计的矿用NO_(2)传感器外壳能承受0.5 MPa的静压力,满足使用强度要求。

碲基金修饰场效应管型二氧化氮传感器

NO_(2)作为机动车尾气和工业排放中最常见的污染物之一,其预警监测对于环境与人体健康有着重要意义。工业生产与人民生活的智能化趋势对传感器在高性能、微型化、集成化等方面提出了更高要求。场效应管作为一种重要的电学器件结构,由于与MEMS工艺兼容,在器件的小型化和集成化方面具有巨大优势,因而基于新结构与新材料开发高性能场效应管型NO_(2)传感器具有重要研究价值。本工作通过水热法合成了碲纳米带沟道材料,通过表征证实了材料的条带状形貌与单晶结构,并在此基础上完成了碲基场效应管的制备。为进一步提升器件的响应特性,对沟道表面进行了金修饰,并对比测试金修饰前后的气敏特性。金修饰后器件响应恢复速率加快,基线漂移得到改善,检测下限拓宽至100ppb,同时传感器表现出良好的选择性与重复性。从载流子迁移、Au与Te的金属-半导体接触、器件比表面积与化学吸附氧的作用几个角度对气敏机理进行分析,建立了碲基场效应管型NO_(2)传感器敏感机理模型。本工作为场效应管型有毒有害气体传感器的设计制备与增敏提供了一种有效策略。

基于HTCC敏感芯体SnO_(2)薄膜NO_(2)传感器

采用高温共烧陶瓷(HTCC)技术设计制备半导体气体传感器敏感芯体。敏感芯体分为两层结构:加热层和叉指电极层。运用磁控溅射技术在叉指电极层制备SnO_(2)薄膜敏感层,制成气体传感器。对气体传感器进行测试,结果表明:传感器在300℃工作温度下对NO_(2)表现出优异的气敏性能,可实现(10~200)×10-6范围内NO_(2)快速响应,100×10-6 NO_(2)灵敏度高达32.3,响应/恢复时间为2.2/2.6 s,且传感器一致性较佳。

具有高效三相界面的阻抗谱型NO_(2)传感器

基于钆掺杂的二氧化铈(CGO)固体电解质和NiO敏感电极(NiO-SE)制备了阻抗谱型NO_(2)传感器,并研究了其的气敏特性。采用浓盐酸刻蚀CGO多孔层骨架,以获得较大的三相界面(TPB)面积,提高传感器的传感性能。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析传感器的相组成和表面形貌。采用CHI660型电化学工作站测试传感器的传感性能。结果表明,浓盐酸刻蚀后,CGO多孔层的表面粗糙度增加。对刻蚀时间(30~180 min)进行了优化,刻蚀120 min时传感器的敏感性能最佳。当温度为500℃时,传感器在0~700 ppm的NO_(2)浓度中灵敏度高达12.95。该传感器对CO_(2)、CH_(4)、H_(2)、NO_(2)、NO具有良好的抗干扰能力,O_(2)对传感器性能具有一定的影响。

多孔SnO_(2)纤维的简易模板合成及近室温NO_(2)超高响应

以废弃的烟嘴为模板,通过简单的锡盐浸渍和600℃空气煅烧成功合成了由均匀的纳米粒子交联形成且具有沟槽结构的多孔SnO_(2)纤维(Sn CB-600)。这种独特的结构特征有利于暴露更多的活性位点,促进目标气体在敏感层的快速扩散和表面化学反应,进而有效提高其传感能力。在近室温(50℃)下,Sn CB-600传感器对10 ppm NO_(2)气体的响应值高达3410,明显好于迄今报道的绝大多数SnO_(2)基气体传感器,且具有快的恢复特性(68 s),低的实际检测限(300 ppb),好的稳定性、重现性和抗湿性。因此,Sn CB-600传感器具有低能耗下监测有害NO_(2)气体的应用潜力,这种简单和可控的合成方法也为废弃烟嘴的高值化利用提供了新思路。