金屬氧化物濕敏復(fù)合材料的制備及應(yīng)用.pdf

1、濕度的測量和控制在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，食品生產(chǎn)與儲存，家庭環(huán)境，醫(yī)療設(shè)備等許多領(lǐng)域都起著重要作用。影響濕度傳感器性能的核心因素是濕度敏感材料的選擇。針對濕度敏感材料的創(chuàng)新一直是濕度傳感器領(lǐng)域的重點(diǎn)研究內(nèi)容。其中，金屬氧化物材料具有制作簡單，成本低廉以及高的靈敏度等優(yōu)越的濕敏特性，受到越來越多的研究者的關(guān)注，但單一的金屬氧化物存在響應(yīng)時間較慢的缺點(diǎn)，本文主要就是針對傳統(tǒng)的金屬氧化物的響應(yīng)速度方面的濕敏性能的改善開展的工作。采用材料復(fù)合、離子摻雜及

2、設(shè)計材料微觀結(jié)構(gòu)這三種手段制備了兩種濕敏材料:CdO/Al2O3復(fù)合氧化物材料及Li+摻雜的ZnO材料。兩種材料都表現(xiàn)了較好的濕敏性能，響應(yīng)時間都較短。
　　1.CdO/Al2O3復(fù)合氧化物材料:本文采用水滑石前驅(qū)體法制備CdO/Al2O3復(fù)合氧化物材料并進(jìn)一步研究在不同溫度下焙燒得到系列CdO/Al2O3復(fù)合金屬氧化物材料的濕敏性能。濕敏性能測試結(jié)果表明四種CdO/Al2O3復(fù)合金屬氧化物都具有濕敏性能，其中在500℃焙燒得到C

3、dO/Al2O3-500復(fù)合氧化物表現(xiàn)了最好的濕敏性能，特別是響應(yīng)時間較短。在11％RH-95％RH濕度量程范圍內(nèi)，CdO/Al2O3-500復(fù)合氧化物阻抗值變化5個數(shù)量級，表現(xiàn)了很好的線性，較小的濕滯回差，響應(yīng)時間是5s，恢復(fù)時間是15s。原因是CdO/Al2O3-500復(fù)合氧化物的表面積較大同時CdO/Al2O3-500保持類似巖石片層結(jié)構(gòu)，提高了材料的穩(wěn)定性和有序性，加速了對水的吸附和解吸。另一方面，通過水滑石焙燒得到的CdO/A

4、l2O3-500復(fù)合氧化物比相同條件下焙燒共混無機(jī)鹽得到的CdO&Al2O3-500復(fù)合氧化物具有更好的濕敏性質(zhì)。水滑石前驅(qū)體法制備的樣品比傳統(tǒng)的焙燒物理共混無機(jī)鹽的方法得到的樣品結(jié)構(gòu)更有序，擁有更好的線性關(guān)系，更大的數(shù)量級變化，結(jié)果表明了水滑石前驅(qū)體法制備復(fù)合氧化物的優(yōu)勢擁有一定的濕敏應(yīng)用潛力。
　　2.Li+摻雜ZnO多級結(jié)構(gòu)材料:本文采用簡單的水熱法在導(dǎo)電玻璃上制備紡錘形多級片層結(jié)構(gòu)的ZnO以及摻雜Li+的ZnO材料。進(jìn)一步

5、探索了ZnO材料的濕敏性能以及Li+的摻雜含量對材料濕敏性能的影響。濕敏性能測試結(jié)果表明相比ZnO，摻雜Li+的ZnO的濕敏性能有了較大的改善，數(shù)量級變化變大，線性關(guān)系有了一定的改善，特別是響應(yīng)時間都加快了很多。對比不同的Li+摻雜含量的ZnO多級結(jié)構(gòu)的濕敏性能，當(dāng)摻雜源LiCl摻雜含量為0.1488 g時，即ZnO/0.36％Li(ZnO∶Li(mol)=1∶0.36％)，材料表現(xiàn)出最佳濕敏性能。在11％RH-95％RH濕度量程范圍內(nèi)