掺杂Al_2O_3纳米粉对ZnO厚膜气敏传感器性能的影响

以ZnO纳米粉(平均粒径30 nm)和A l2O3纳米粉(平均粒径5 nm)为原料,利用传统的厚膜气敏传感器制备工艺制备了纯ZnO厚膜气敏传感器和掺杂A l2O3(掺杂量为2wt%和5wt%)的ZnO厚膜气敏传感器。对这三种厚膜传感器的本征电阻及对乙醇蒸汽的敏感特性进行了测试。结果表明:掺杂少量A l2O3纳米粉可明显降低ZnO气敏传感器的本征电阻,改善传感器的烧结性能,同时还可降低其最佳工作温度,提高器件对乙醇的灵敏度。结合厚膜气敏传感器的显微结构分析结果,对出现上述差异的原因进行了讨论。

掺入SiO_2纳米颗粒对厚膜ZnO气敏传感器气敏性能的影响

利用丝网印刷技术,制备出掺入SiO2和未掺入SiO2的ZnO厚膜气敏传感器,测试对甲醇和乙醇的气敏性能,并用场发射扫描电子显微镜(FESEM)来分析表征气敏膜的微观形貌。结果表明SiO2的掺入有效地抑制了ZnO晶粒的长大。在工作温度为400～450℃时,SiO2的掺入显著提高了ZnO厚膜气敏传感器对甲醇和乙醇的敏感度,而在工作温度为200～350℃时,SiO2的掺入明显抑制了ZnO厚膜气敏传感器对甲醇和乙醇的敏感度。另外,SiO2的掺入使气敏传感器的响应时间显著延长了。最后,讨论了厚膜气敏传感器的气敏机理。

ZnO多孔纳米固体厚膜气敏传感器的制备和性质表征

以ZnO纳米粉(平均粒径30nm)为原料,利用水热热压方法制备了多孔的ZnO体块纳米固体,测试了以多孔纳米固体为原料制成的厚膜气敏传感器对挥发性有机化合物(VOCs)乙醇、丙酮、苯、甲苯和二甲苯蒸气的气敏特性,并与用ZnO纳米粉制备的厚膜传感器进行了比较.结果发现,与ZnO纳米粉相比,用ZnO多孔纳米固体制备的厚膜传感器在空气中的电阻大大减小,最佳敏感温度降低、响应时间和恢复时间大大缩短.通过综合分析ZnO纳米粉和ZnO多孔纳米固体的XRD、TEM及厚膜传感器的SEM测试结果研究了厚膜传感器气敏特性的差异.

金属元素掺杂ZnO气敏传感器的研究进展

ZnO气敏传感器因其具有灵敏度高、响应快等优点受到人们的重视。掺杂是一种重要的改性方法,可改善材料的气敏性能。本文综述了主族及过渡金属掺杂、金属氧化物掺杂、稀土元素掺杂ZnO材料,并提出展望,希望对相关科研人员有所帮助。

基于MOF衍生的In掺杂ZnO纳米材料对NO_(2)的气敏性能

以硝酸锌和二甲基咪唑为原料,采用溶剂热法制备了ZIF-8,通过掺杂不同含量的In^(3+)离子,制备了基于MOF衍生的In^(3+)掺杂Zn O复合纳米材料.采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱测试(XPS)、氮气吸附-脱附等方法对合成材料进行了结构表征.研究了In^(3+)离子掺杂对材料的结构形貌和性能的影响.掺杂In^(3+)的ZnO纳米复合材料对二氧化氮气敏性能明显提高,160℃工作温度下,对1 mg/L的二氧化氮的响应值从75提高到350,最低检测线为1μg/L.所给的纳米材料制备方法简单,气敏性能优异,为NO_(2)气体的高灵敏检测提供了潜在方法.

激光烧结纳米ZnO气敏传感器制备及其气敏特性研究

以激光 -感应复合加热法制备的纳米ZnO为原料 ,用激光烧结法制成的气敏传感元件 ,对乙醇、丙酮等五种挥发性有机化合物的敏感性进行了测定 ,同时又对所制成的传感元件作了SEM分析。实验表明 ,采用激光烧结的纳米ZnO较之电炉烧结的敏感度高 ,孔洞细小、孔隙率增多 ;且随着激光加工功率的提高 。

热氧化纳米Zn制备ZnO厚膜及其气敏特性的研究

以激光 -感应复合加热法制备的纳米Zn为气敏基料 ,以蒸馏水为粘结剂 ,用空气电阻炉在 6 0 0℃氧化烧结 2h ,在Al2 O3 陶瓷管上制备了旁热式厚膜气敏元件。然后进行了XRD检测和SEM电镜观察 ,以静态配汽法作气敏性能的测试。结果表明 :ZnO形成了由纳米棒、纳米薄片组成的带空隙的厚膜 ,其颗粒形貌和膜结构能够承受气敏性能测试的温度冲击而保持稳定 ,对VOCs具有较好的气体敏感性。

ZnO系半导体陶瓷气敏传感器的进展

本文综述了ZnO系气敏半导体材料的发展慨况,讨论了元件的结构与气敏效应的关系,评述了解释ZnO系气敏材料性质的敏感机理,探讨了目前存在的问题及今后的发展方向。

层状多孔ZnO厚膜的制备及其气敏性能研究

由片状材料的定向自组装得到的层状结构可以使膜具有良好的取向性和特殊的物理化学性能。通过对ZnSO4.7H2O在150℃进行水热反应合成出高径厚比的碱式硫酸锌薄片,然后将这种大面积的薄片组装成一定厚度的自持膜并进一步热处理成具有多孔结构的层状ZnO厚膜。通过对600℃、700℃和800℃热处理得到的材料进行XRD及SEM分析,研究了其成分及多孔结构的产生过程,并结合气敏测试结果证明由烧结温度所带来的多孔结构的变化确实会对其气敏性能造成一定的影响。对不同气体进行的气敏性能测试表明,这种层状多孔ZnO结构是一种理想的气敏传感材料,特别适合用于检测H2S气体。

基于压阻效应的厚膜力敏材料及传感器

介绍了厚膜电阻的压阻效应、厚膜力敏材料及传感器。描述了厚膜力敏材料及传感器的现状， 着重阐述了厚膜压力传感器和力传感器的结构和工艺特点， 并讨论了提高其性能的途径及其发展趋势。

铜硅取代的酞青材料LB膜气敏传感器的研究

采用ＬＢ膜技术对沉积在石英晶振的铜硅取代的酞青材料的气体敏感性进行了系统研究，结果表明，该方法所获得的敏感膜敏感度高，反应迅速，稳定性较好。

单根Sb掺杂ZnO微米线非平衡电桥式气敏传感器的制作与性能

通过使用化学气相沉积法,成功制备出超长、大尺寸的Sb掺杂ZnO微米线.基于非平衡电桥原理,利用单根Sb掺杂ZnO微米线作为非平衡电桥的一个桥臂,制作出了可以在室温环境下工作的气敏传感器原型器件.结果表明:室温下测得该传感器对20,50,100和200 ppm(1 ppm=10^-6)不同浓度的丙酮及乙醇气体的响应-恢复曲线均呈现为矩形形状,在空气及被测气体中均有稳定的电流值,并随着探测气体浓度的增大,器件的响应值也在逐渐增加.此外,还发现器件对丙酮气体具有更好的选择性,当丙酮气体浓度为200 ppm时,该传感器的响应时间为0.2 s,恢复时间为0.3 s,响应度高达243%.通过与普通电导式气敏传感器对比发现,采用这种非平衡电桥结构传感器可以明显地提高响应度,使响应和恢复时间更快.此外,还研究了器件的气体探测机理.

Sol-gel法制备ZnO-TiO_2厚膜及其气敏特性研究

以钛酸丁酯的水解反应制备了ZnO掺杂的纳米TiO2厚膜。通过XRD和SEM对不同退火温度下制备出的不同掺杂量的ZnO-TiO2粉体进行物相分析和表面形貌比较,并利用气敏测试系统检测其气敏特性。讨论了掺杂量和退火温度对ZnO-TiO2厚膜气敏特性的影响,同时分析了其气敏机理。结果表明:700℃退火,w(ZnO)=4%的ZnO-TiO2结晶尺寸达到26.8 nm,体现出对丙酮蒸气单一的选择性,灵敏度为8 913,响应和恢复时间均为2 s。

Al掺杂ZnO厚膜的sol-gel法制备及其气敏性能研究

以硝酸锌、硝酸铝和氢氧化钠为原料,采用sol-gel法制备铝掺杂的纳米氧化锌厚膜(样品),并利用XRD和SEM对其微观结构进行了表征。研究了铝掺杂量和退火温度对ZnO厚膜的气敏性能的影响。结果表明:700℃退火、掺w(Al)为2.9%的样品对体积分数为4.0×10–1的丙酮有很好的选择性,最大灵敏度达到7 779左右,最佳工作温度约为162℃,响应、恢复时间均为1 s,最后讨论了铝掺杂纳米氧化锌的气敏机理。

ZnO掺杂TiO_2厚膜的sol-gel法制备及气敏特性研究

利用钛酸丁酯与无水乙醇的水解反应制备了纳米TiO2厚膜,并对其进行了不同含量的ZnO掺杂和不同温度的退火。通过XRD和SEM对所制备的ZnO-TiO2纳米粉的物相结构和表面微观形貌进行了表征,利用气敏元件测试系统对用其制备的气敏元件的气敏特性进行了检测,研究了ZnO的掺杂量和退火温度对TiO2厚膜气敏性能的影响,并对TiO2厚膜的气敏机理进行了讨论。结果表明:ZnO的掺杂有效地抑制了TiO2晶粒的生长,于700℃退火、w(ZnO)=4%的ZnO-TiO2的结晶粒径为15.9 nm,其对氨水蒸气的最高灵敏度达到9 354左右,响应和恢复时间均为1 s。

掺杂ZnO厚膜对丙酮气敏特性的影响

采用化学共沉淀法制备了Al质量分数分别为0%,7%,9%和11%的掺杂Zn(OH)2,以及固定Al质量分数为9%,掺入不同质量分数Sn的Zn(OH)2,经500,700和900℃退火后,得到ZnO粉末样品,利用浸渍提拉法在Al2O3陶瓷管表面覆膜,制成气敏元件。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的晶体结构和表面形貌进行了表征,采用气敏测试系统对气敏元件的特性进行了检测。研究了Al-Sn共同掺杂对气敏性能的影响,并讨论了Al-Sn共同掺杂ZnO厚膜的气敏机理。实验结果表明:掺杂的ZnO厚膜表面呈疏松多孔结构,Al-Sn共同掺杂的ZnO气敏材料对丙酮具有很好的选择性。其中,Al质量分数为9%、Sn质量分数为3%掺杂的ZnO样品,在工作温度为75℃时,灵敏度可达12 792,响应时间和恢复时间分别为1和3 s。

氧化锌/多孔硅复合薄膜气敏传感器对有机气体的监测研究

用电镀法在多孔硅表面沉积ZnO薄膜,制备了氧化锌/多孔硅复合薄膜气敏元件,对元件进行了乙醇、丙酮等五种有机挥发性气体敏感特性的测定。实验结果显示:元件对不同的有机气体的敏感度有差异,这与有机气体的官能团有关系。元件对乙醇、丙酮的敏感性很高,是氧化锌/多孔硅复合薄膜气敏元件对气体分子的物理和化学双重吸附增大了吸附分子的量,还给元件提供了很大的比表面积和气体传输通道。

稀土Nd掺杂纳米ZnO薄膜气敏特性

研究了用真空气相沉积法在玻璃衬底上制备掺稀土Nd的ZnO薄膜的气敏特性,实验给出,经温度为500℃,时间为45min的氧化、热处理的掺Nd的ZnO薄膜的晶粒尺寸、结构特性均发生变化。随掺Nd质量分数的增大,薄膜的晶粒尺寸从53nm减小至20nm。经掺Nd(质量分数为4.96×10-2)后纳米ZnO薄膜对乙醇气体的选择性和灵敏性均得到明显的改善。在1.5×10-3体积分数的乙醇气体中最高灵敏度为34,相应的薄膜工作温度为200℃。

过程工程所单层有序ZnO微型防风林气敏传感器研究获进展

提升灵敏度以检测低浓度有毒有害气体是目前金属氧化物气敏传感器的一个重要发展方向。中科院过程工程研究所材料化学与应用技术创新团队利用水热一模板法制备了单层有序的ZnO微型防风林型气敏传感器，该材料可直接测量痕量（小于100ppb）苯气体并具有良好的响应和恢复性能。