低阻低溫的ZrO-,2-基底TMA傳感器的研究和制作.pdf

1、三甲胺(TMA)氣體是主要的城市下水管道惡臭物質(zhì)之一，目前對三甲胺氣敏材料的研究主要集中在魚鮮度的測定。本文通過合成超細顆粒ZrO<,2>并通過摻雜，試圖研制一低溫低阻，在低濃度下響應三甲胺的氣敏傳感器，用于檢測城市下水管道內(nèi)三甲胺濃度。本研究內(nèi)容由以下三部分組成。 選取操作簡單，環(huán)境友好的新型低溫固相強堿法合成了ZrO<,2>超細顆粒，平均產(chǎn)率87.7％，根據(jù)XRD圖譜計算，700℃熱處理后顆粒粒徑為18nm，存在單斜和立方兩

2、種晶型，各相比例分別為60％和40％。TEM圖譜表明ZrO<,2>顆粒一次粒徑為30nm左右，分散較好，無明顯團聚。通過微電泳儀測試此法合成的ZrO<,2>等電點為2.75。采用了均相沉淀法合成了SnO<,2>超細顆粒，反應平均產(chǎn)率是87.6％，根據(jù)XRD圖譜計算，400℃熱處理后顆粒粒徑為9nm，屬于四方晶系。SEM圖譜表明一次顆粒粒徑15nm左右，分散較好，無明顯團聚。通過微電泳儀測試此法合成的SnO<,2>等電點為3.08。

3、 采用靜態(tài)配氣法，取一定體積的三甲胺水溶液，乙醇，甲醛溶液稀釋到裝有清潔空氣的玻璃瓶中，配制各濃度的氣體。 以ZrO<,2>為基底，使用V<,2>O<,5>降低基底材料電阻，使用SnO<,2>和Nb<,2>O<,5>提高基底材料靈敏度，制備了ZrO<,2>－V<,2>O<,5>、ZrO<,2>－V<,2>O<,5>－SnO<,2>、ZrO<,2>－V<,2>O<,5>-Nb<,2>O<,5>三種摻雜系列的氣敏傳感器。在氣敏測試

4、中傳感器加熱功率625mW，表面溫度100℃。將三種傳感器在低濃度(低于100ppm)的三甲胺氣體中進行氣敏測試，研究了摻雜物比例和氣敏材料的電阻關系，摻雜比例、靈敏度、氣體濃度間關系，摻雜比例和響應時間的關系，氣敏材料空氣中加熱穩(wěn)定性以及對100ppm濃度的乙醇、甲醛氣體的選擇性。實驗表明ZrO<,2>－V<,2>O<,5>－Nb<,2>O<,5> (12∶1∶0.5和12∶1∶1)氣敏傳感器對三甲胺的靈敏度高于其他兩系；靈敏度隨三甲