Au NP负载Co_(3)(HITP)_(2)@ZIF-67复合材料的制备及其室温下气敏特性

采用水热法和化学还原法制备了Au纳米颗粒(NP)负载Co_(3)(HITP)_(2)@ZIF-67复合材料,利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)对所合成材料的微观形貌和晶相进行表征分析。同时,制备了基于Au NP负载Co_(3)(HITP)_(2)@ZIF-67复合材料的气体传感器件,研究了其在室温下对H_(2)S的气敏特性。测试结果表明,相比纯的ZIF-67气体传感器无法在室温下对H_(2)S进行气敏检测,负载Au纳米颗粒的Co_(3)(HITP)_(2)@ZIF-67复合材料的气体传感器在室温下对体积分数为20 ppm(1 ppm=1×10^(-6))的H_(2)S气体响应可达到2.7,响应/恢复时间分别为64 s/99 s,且具有较好的选择性、重复性和长期稳定性。

TiO_2-WO_3复合薄膜型气敏传感器性质研究

二氧化钛和三氧化钨是具有重要功能的无机n型半导体材料,常用来制备气敏传感器。本文利用电子束蒸发制备了TiO2-WO3复合氧化物薄膜,在500℃下退火2 h。通过SEM和XRD观察了该薄膜的形貌特性并进行了气敏测试。实验表明,该薄膜对酒精、丙酮和二氧化硫气体具有较强的敏感性。本文还研究了温度、复合浓度和气体浓度对薄膜气体传感能力的影响。

Au纳米颗粒修饰的ZnSnO_(3)纳米立方体结构的制备及其气体传感器性能

采用沉淀法和化学还原法合成了金纳米颗粒(NP)修饰的ZnSnO_(3)纳米立方体结构(AuNP@ZnSnO_(3)),通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)等表征手段对所合成的复合纳米结构进行了分析,并研究了基于该复合纳米材料的气体传感器对一氧化碳(CO)和甲烷(CH4)气体的气敏特性。同时,以树莓派Zero 2W为主控模块,设计了集成实时显示、网页显示和数据记录等功能的传感器测试系统,用于测试所制备的气体传感器性能。测试结果表明,相比于ZnSnO_(3)气体传感器,所制备的AuNP@ZnSnO_(3)气体传感器表现出更优异的气敏性能。在最佳工作温度(240℃)下,其对体积分数均为1×10^(-4)的CO和CH4气体响应度分别可达4.08和2.57,分别约为ZnSnO_(3)气体传感器响应度的1.59倍和1.71倍,并且具有较低的工作温度、良好的重复性以及长期稳定性。

大学物理创新实验气敏传感器(MQ_3)特性研究

为了满足全校各类专业本科生对物理实验的需求,新开设了关于气敏传感器(MQ3)特性实验。通过自主设计,自主解决实验问题,以实现对气敏传感器应用由浅入深的了解。文中介绍了实验原理、实验内容及3种实验方案,最后对其测量结果进行了较详细的分析和探讨。

WS_(2)量子点负载In_(2)O_(3)气体传感器制备和气敏特性研究

利用液相超声法制备了硫化钨(WS_(2))量子点,并将其负载于中空微管状氧化铟(In_(2)O_(3))结构。采用扫描电子显微镜(SEM)对制备的材料表面形貌进行了表征,结果表明:WS_(2)量子点负载于In_(2)O_(3)表面。同时,制备出纯In_(2)O_(3)、WS_(2)量子点修饰In_(2)O_(3)(WS_(2)@In_(2)O_(3))两种气体传感器,在室温下研究了其对NO_(2)的气敏性能。气敏特性实验表明:WS_(2)量子点的修饰能够显著提升In_(2)O_(3)对NO_(2)的气敏性能,当检测NO_(2)体积分数为50×10^(-6)时,摩尔分数为3%WS_(2)@In_(2)O_(3)在室温下的响应高达722.30,是相同条件下In_(2)O_(3)(195.72)的7.39倍;同时,WS_(2)量子点的修饰大幅度缩短了In_(2)O_(3)传感器的响应恢复时间。此外,所制备的传感器在选择性、重复性、长期稳定性方面皆表现出良好的性能。

WO_3基三甲胺气敏传感器的研制

采用溶胶-凝胶法制备了WO3材料,利用扫描电镜、透射电镜等现代分析测试手段,分析了材料的微观结构,并以其为基材掺杂少量的Pd制成了检测鱼鲜度的三甲胺(TMA)气敏传感器。研究发现该传感器具有工作温度低,响应下限低,灵敏度高,选择性及稳定性好等特点。

一种新型的NH_3气敏光纤传感器

本文作者成功地研究一种二氧化锡与氧化锌混合物薄膜,用作光纤传感器,对氨气具有气敏特性,在一定的浓度范围内,具有良好的线性灵敏度。

In_(2)O_(3)-Mn_(2)O_(3)复合纳米棒的两步水热法合成及其在氢气传感器中的应用

文中以In(NO_(3))_(3)·4.5H_(2)O为铟源,KMnO_(4)为锰源,PVP为添加剂,分别以水和无水乙醇为溶剂,通过两步水热法成功合成了In_(2)O_(3)-Mn_(2)O_(3)复合纳米棒。采用XRD、SEM、XPS对复合材料的物相组成、微观形貌和元素价态进行了表征和分析,并将In_(2)O_(3)-Mn_(2)O_(3)复合材料组装成气敏传感器元件进行氢气的气敏性能研究。结果表明,相比于In_(2)O_(3),In_(2)O_(3)-Mn_(2)O_(3)传感器的最佳工作温度降低至325℃,且In_(2)O_(3)-Mn_(2)O_(3)传感器在重复性实验中对氢气具有高灵敏度,优异的选择性、重复性和稳定性。复合材料表面丰富的气体吸附位点和p-n异质结使其具有优异的传感性能。

基于石墨烯敏感材料的NH3气体传感器

介绍了一种以石墨烯作为气敏材料的高灵敏度、快速响应的NH3气体传感器的制备与测试。该气体传感器制备工艺简单,仅需要在微电子机械系统(MEMS)工艺制备好的Au叉指电极上喷涂氧化还原处理后的石墨烯即可。在不同的温度、NH3体积分数下对其气敏特性进行测试。测试结果表明,在25~100℃时,传感器的灵敏度与温度的线性相关系数高达0.98142;在体积分数0~8×10-4的NH3中,传感器的灵敏度与NH3体积分数线性相关系数高达0.9956,在NH3体积分数为10-4、环境温度为25℃时,传感器的灵敏度为3.54436%。同时,该传感器具有较广的检测范围,在NH3体积分数为10-2时,其响应和恢复时间分别仅为38 s和26 s,且具有较好的选择性和重复性。

Sb^(3+)修饰的SnO_(2)/SnS蜂巢状TEA气敏传感器性能研究

为了克服氧化锡/硫化亚锡(SnO_(2)/SnS)气敏传感器工作温度高、响应低及选择性差的缺陷,采用3%、5%及8%剂量的高价态Sb^(3+)掺杂,运用溶剂热法合成SnO_(2)/SnS蜂巢纳米片自组装花状微球气敏材料,对掺杂后的样品进行扫描电镜(SEM)表征发现,3%Sb^(3+)掺杂的SnO_(2)/SnS样品形貌较好.气敏性能测试结果显示,3%Sb^(3+)掺杂SnO_(2)/SnS样品在200℃时对三乙胺(TEA)选择性较好,具有较高的响应和低浓度检测极限.

曲边ZnO微米线酒精气敏传感器件的研究

通过改变生长源中氧化锌与碳粉的比例,利用化学气相沉积的方法生长出曲边ZnO微米线,并通过扫描电子显微镜对曲边ZnO微米线进行形貌表征。表征结果显示曲边ZnO微米线的横截面每一条边均向内弯曲,这主要是由于生长过程中ZnO晶体快速形核,从而导致微米线非线性生长。利用单根曲边ZnO微米线制备酒精气敏传感器,研究其气敏性能。由于曲边ZnO微米线比表面积较大,同时特殊的形貌使其表面更具活性,从而使曲边ZnO微米线酒精气敏器件气敏性能更好,恢复时间更快,这也使得曲边ZnO微米线在酒精测试方面更具推广性。

纳米SiO_2掺杂的In2O_3厚膜气敏传感器稳定性研究

采用丝网印刷技术,制备了纳米SiO2掺杂的In2O3厚膜气敏传感器,并通过加速寿命试验对乙醇气氛下传感器的稳定性进行探究。通过长期测试发现纳米SiO2的掺入明显地提高了In2O3气敏传感器的稳定性。此外,当SiO2的掺杂浓度控制在5wt%左右时,In2O3气敏传感器的气敏性能也有了很大的提高。结合实验数据,对SiO2提高In2O3气敏传感器稳定性与敏感性的微观机理做了深入分析。

In2O3纳米材料气敏传感器制备方法综述

氧化铟具有较宽的禁带宽度、较小的电阻率和较高的催化活性,是一种重要的n型半导体。氧化铟材料对氧化性气体和还原性气体都表现出良好的气敏性能,被广泛应用于半导体气体传感器。半导体气体传感器的性能,如灵敏度、选择性、稳定性、响应/恢复时间等,与气敏材料自身的理化性能、形貌、结构具有直接的关系。本文对近年来纳米结构的In2O3研究进展进行了综述,以In2O3纳米材料的制备方法以及所制备出的不同形貌结构进行分类介绍,对In2O3气敏传感器应用进行展望。

ZnIn_(2)O_(4)/Co_(3)O_(4)复合材料的制备及其传感器对异丙醇的气敏性能

利用溶剂热法在ZIF-67表面原位生长出In_(2)S_(3)和ZnIn_(2)S_(4)纳米片层结构,并通过高温退火形成相应的Co_(3)O_(4)、In_(2)O_(3)/Co_(3)O_(4)和ZnIn_(2)O_(4)/Co_(3)O_(4)敏感材料。制备出三种不同的气体传感器,并对异丙醇的气敏性能进行了研究。实验结果表明,与纯Co_(3)O_(4)传感器相比,In_(2)O_(3)/Co_(3)O_(4)和ZnIn_(2)O_(4)/Co_(3)O_(4)传感器表现出优异的气敏性能。尤其是ZnIn_(2)O_(4)/Co_(3)O_(4)传感器气敏性能最优,其对体积分数5×10^(-6)异丙醇的响应度为8.26,分别约为In_(2)O_(3)/Co_(3)O_(4)复合材料传感器的1.36倍和纯Co_(3)O_(4)传感器的4.67倍。同时,所制备的ZnIn_(2)O_(4)/Co_(3)O_(4)传感器也表现出良好的检测限、线性度、重复性和长期稳定性。

针对造纸厂硫化氢的高性能纳米α-Fe_2O_3/TiO_2气敏传感器

针对被大众所忽视的造纸厂空气污染问题,以其中主要污染成分硫化氢为目标气体,采用液相反应工艺与后续退火工艺相结合的方法制备了α-Fe_2O_3/TiO_2复合纳米气敏传感器。首先,采用XRD,TEM和红外光谱对气敏材料的微观结构和化学组成进行了表征。其次,研究了纳米α-Fe_2O_3/TiO_2气敏传感器对硫化氢气体的气敏性能。研究结果表明,所制备的复合纳米材料纯度较高,以此为基础的纳米α-Fe_2O_3/TiO_2气敏传感器对体积分数为50×10^(-6)的硫化氢灵敏度为15.6,在120℃的工作温度下,比纯的纳米TiO_2的灵敏度提升到6.8倍,与大多数文献报道的金属氧化物气敏传感器工作温度300℃相比,工作温度下降了60%,传感器的响应与硫化氢浓度之间存在良好的线性关系,同时还具有较快的响应/恢复时间和良好的硫化氢选择性。

掺Fe^(3+)TiO_2薄膜型氧气传感器研究

讨论了TiO2对氧气的吸附过程及敏感机理,重点分析了掺铁对氧敏特性的影响。设计出了基于TiO2薄膜结构氧气传感器,通过硅工艺制作了Fe3+掺杂的TiO2薄膜型氧气传感器、并在400℃下对传感器的氧敏特性进行了测试。实验结果表明,该氧气传感器在高温条件下对氧气含量的变化有明显的响应,且具有低电阻的特性。

气敏传感器阵列实时动态测试系统设计

介绍了一种用于电子鼻研究的Fe_2O_3系列气敏传感器阵列动态测试、控制和识别系统;该系统能够同时采集6路0～2.5V的模拟电压信号,测量系统温度、硬件对传感器进行温度补偿,同时具有液晶显示和语音功能;加热电路用TL494芯片采用PWM方式实现,能实现脱机和联机两种不同的识别模式;以16位单片机MSP430F149为核心设计了硬件系统,用Visual Basic 6.0设计了基于Win- dows操作系统下的数据采集与模式识别软件;该软件界面友好,操作简单,数据结果准确,运行可靠、稳定,既可以长时间实时显示各传感器的全部动态响应过程,又可以用BP神经网络进行模式识别。

电纺In_2O_3纳米材料在气体传感器中的应用研究进展

In2O3纳米材料因其具有载流子的量子限域效应而表现出新颖的电学、光学性质,在超灵敏气体传感器研究领域具备潜在的应用价值。静电纺丝技术被广泛应用于纳米材料的制备,是制备In2O3纳米材料最有效的方法之一。本文综述了静电纺丝In2O3纳米材料在气体传感器中的应用现状,并提出了今后的研究方向。

β-Ga_(2)O_(3)(010)表面对新型环保绝缘气体CF_(3)SO_(2)F的气敏响应特性

CF_(3)SO_(2)F作为一种新型的环保绝缘气体,有望取代绝缘气体SF_(6)。考虑到CF_(3)SO_(2)F的生物毒性,开发用于泄漏检测的高灵敏度传感器具有重要的工程意义。为此,基于第一性原理,计算分析了本征β-Ga_(2)O_(3)(010)表面对CF_(3)SO_(2)F的气敏响应特性以及氧空位缺陷对CF_(3)SO_(2)F在β-Ga_(2)O_(3)(010)表面吸附性质的影响。CF_(3)SO_(2)F吸附前后,本征β-Ga_(2)O_(3)(010)表面吸附体系的功函数发生了显著变化,且室温下的恢复时间短。此外,环境分子O_(2)和CO_(2)的存在并不影响本征β-Ga_(2)O_(3)(010)表面对CF_(3)SO_(2)F的选择性检测。因此,本征β-Ga_(2)O_(3)(010)表面可作为CF_(3)SO_(2)F潜在的场效应晶体管型气敏器件材料,且该器件具有较高的稳定性,良好的选择性,较高的灵敏度和可重复利用性。氧空位缺陷的引入使β-Ga_(2)O_(3)(010)表面吸附体系在环境分子O_(2)和CO_(2)存在的情况下无法对CF_(3)SO_(2)F气体进行选择性检测。因此,在β-Ga_(2)O_(3)(010)表面材料的合成过程中应尽可能避免氧空位缺陷的存在。论文从理论上证明了本征β-Ga_(2)O_(3)(010)表面可作为一种潜在的CF_(3)SO_(2)F场效应晶体管型气敏材料,对后续的实验制备气敏传感器具有指导作用。

基于气敏传感器的研究与电路设计

气体传感器又称"气敏传感器",常用的气体传感器主要用来检测可燃、有毒气体。其种类繁多,按所用气敏材料及气敏特性的不同,可分为半导体式、固体电解质式、电化学式、接触燃烧式、高分子式等种类。由HS-3C核心元件设计的酒精浓度测试电路可以用来测试驾驶员、其他风险作业人员是否饮酒或探测乙醇的浓度;用M008设计的气体浓度检测电电路可以检测多种可燃、有毒气体;由QM-N5核心元件设计的煤气浓度检测电路不仅用于煤气,几乎可以检测所有常用可燃气体。