新型多孔SnO2的制備及其氣敏性能研究.pdf

1、氧化錫(SnO2)是一種被廣泛研究的n型半導(dǎo)體氣體敏感材料，但傳統(tǒng)的SnO2基氣敏傳感器還存在一些缺陷，例如響應(yīng)值低、過高的工作溫度、緩慢的響應(yīng)恢復(fù)時間和選擇性不佳等。優(yōu)化SnO2材料的組成、結(jié)構(gòu)和氣敏元件制備工藝可以改善這些不足。反蛋白石薄膜(IOF)擁有周期性有序大孔結(jié)構(gòu)和較大比表面積，利于氣體擴(kuò)散和氣敏性能的提高。本論文報道了SnO2IOF、摻雜Zn和摻雜In的SnO2IOF、負(fù)載Au的SnO2IOF和同時摻雜In且負(fù)載Au的Sn

2、O2IOF的制備方法，并對各組分比例與氣敏性能的關(guān)聯(lián)進(jìn)行研究。此外，本文還探討了薄膜基底對SnO2IOF結(jié)構(gòu)及氣敏性能的影響。具體研究內(nèi)容可分為以下兩個部分:
　　1、分別以氧化鋁(Al2O3)陶瓷片和硅(SiO2/Si)片為基底，合成單層SnO2IOF及摻雜摩爾比1％、3％、5％、7％Zn元素的單層SnO2IOF，并進(jìn)行了氣敏性能測試。結(jié)果表明:SiO2/Si基底更適合制備SnO2IOF氣敏元件。摻雜Zn可以有效提高SnO2IO

3、F的氣敏性能，對乙醇表現(xiàn)出較高的響應(yīng)值和選擇性。其中，SnO2∶3％Zn在325℃工作溫度對100ppm乙醇響應(yīng)值約為34，達(dá)到未摻雜樣品的三倍以上。
　　2、在第一部分的基礎(chǔ)上，直接選用SiO2/Si片為基底，合成摻雜摩爾比1％、3％、5％、7％In元素的單層SnO2IOF，負(fù)載摩爾比0.1％、0.25％、0.5％Au元素的單層SnO2IOF并進(jìn)行了氣敏性能測試。氣敏測試結(jié)果表明，在325℃最佳工作溫度時，摻雜5％In使SnO2

4、IOF對100ppm乙醇的響應(yīng)值從6提升至308;負(fù)載0.25％Au使得SnO2IOF傳感器工作溫度從350℃降低至250℃，且大幅度縮短了響應(yīng)恢復(fù)時間。摻雜5％In且負(fù)載0.25％Au的單層SnO2IOF兼具響應(yīng)高、工作溫度低、響應(yīng)恢復(fù)快的優(yōu)勢，并改善了傳感器對乙醇的選擇性。通過X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)分析等表征手段對材料氣體敏感機(jī)理進(jìn)行了分析與探討。適量摻雜In，可以使SnO2IOF材料中氧空位含量增加，適量