溶解熱解法制備錫、鋅氧化物及氣敏性能研究.pdf

1、現(xiàn)代社會里，工業(yè)廢氣、汽車尾氣的大量排放，家庭液化石油氣、煤氣、天然氣的普遍使用，不僅嚴重污染大氣，破壞生態(tài)環(huán)境，而且有產(chǎn)生爆炸、火災(zāi)、使人中毒等危害人類身體健康的隱患。為對各種有害氣體及時預報、監(jiān)測、報警，氣敏材料的研究已引起了人們的極大興趣。納米氧化物系列半導體氣敏材料一直是氣敏傳感器研究的熱點。隨著使用要求的提高，研究發(fā)現(xiàn)一些具有特殊結(jié)構(gòu)的復合氧化物，比單一氧化物有更好的靈敏度和選擇性。因此，通過摻雜或復合技術(shù)改進簡單氧化物氣敏性

2、能的研究成為傳感器領(lǐng)域的研究熱點。 本文采用溶解.熱解法制備了SnO2、ZnO、ZnSnO3，用不同酸采用溶解-熱解法制備了ZnSnO3，研究發(fā)現(xiàn)：不同的氧化物和用不同酸制備出同一復合氧化物具有不同的氣敏性能。具體結(jié)果如下： 一、采用草酸溶解.熱解法制備錫氧化物，通過TG-DTA、XRD、TEM、SEM等表征手段對材料進行了表征，發(fā)現(xiàn)各煅燒溫度粉體均屬四方相SnO2結(jié)構(gòu)。研究其氣敏性能，發(fā)現(xiàn)800℃煅燒所得粉體性能最佳，

3、顆粒的大小約為25nm。225℃為材料的最佳工作溫度，10ppm Cl2時靈敏度達7，選擇性好，有望進一步開發(fā)為應(yīng)用前景良好的Cl2氣體傳感器。 二、采用檸檬酸溶解-熱解法制備ZnO粉體，在500℃、600℃、700℃、800℃煅燒，粉體均屬六方相的顆粒。采用該法制備的粉體為六方相的ZnO顆粒，粉體粒徑小。發(fā)現(xiàn)600℃煅燒粉體所制原件性能最好，在最佳工作溫度225℃時，對100ppm NO2靈敏度達到52.19，在10ppm也高

4、達8.07，元件具有強的抗干擾能力，選擇性很好，并且該條件下響應(yīng)時間短，僅有3s。因此該材料有望開發(fā)為檢測NO2氣敏元件。 三、采用草酸溶解-熱解法制備Sn、Zn復合氧化物，700℃、800℃煅燒產(chǎn)物為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)ZnSnO3。600℃煅燒產(chǎn)物為SnO2/ZnO。測試其氣敏性能，結(jié)果表明：煅燒溫度為700℃制備出的ZnSnO3材料，在175℃時，對50ppm H2S靈敏度為53，響應(yīng)較好。對50ppm乙醇，靈敏度為47，響應(yīng)恢復均

5、好。工作溫度為225℃時，對50ppm乙醇有較好的選擇性。600℃煅燒溫度的材料對50ppm乙醇靈敏度為40.51，對其它氣體選擇性系數(shù)均大于20，可以用來檢測環(huán)境中的乙醇氣體。進一步研究開發(fā)可實現(xiàn)同一種材料在不同工作溫度下檢測不同的氣體。 四、采用檸檬酸溶解-熱解法和酒石酸溶解-熱解法制備復合氧化物ZnSnO3。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用檸檬酸溶解熱解.法制備的產(chǎn)物，在600℃、700℃煅燒產(chǎn)物為ZnSnO3。600℃煅燒粉體在200℃時

6、對50ppm H2S的靈敏度為27.13，此時元件除對汽油和Cl2選擇性差外，對其它氣體都有較好的選擇性。500℃、700℃煅燒產(chǎn)物選擇性差。采用酒石酸溶解-熱解法制備的產(chǎn)物，600℃、700℃、800℃煅燒產(chǎn)物分別為：ZnSnO3、SnO2/ZnSnO3ZnO/ZnSnO3。對50ppmH2S，700℃煅燒粉體在工作溫度300℃時靈敏度達到24.87，響應(yīng)恢復良好；在工作溫度200℃時粉體對50ppm汽油的響應(yīng)恢復好。對50ppm汽油