溶劑熱法分級(jí)SnO2材料制備及氣敏特性研究.pdf

1、SnO2是一種典型的n型半導(dǎo)體氣敏材料。因其具有較高的電導(dǎo)率，穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，低廉的成本等優(yōu)點(diǎn)，而得到廣泛的應(yīng)用。SnO2是表面控制型氣敏材料，通過(guò)制備方法的選擇，獲得比表面積較高的新型微結(jié)構(gòu)，是改善材料氣敏性能的研究熱點(diǎn)。摻雜和復(fù)合也是改善和提高金屬氧化物氣敏特性的重要手段。
　　本文采用簡(jiǎn)單的溶劑熱結(jié)合燒結(jié)方法，制備了分級(jí)結(jié)構(gòu)花狀SnO2基納米材料。通過(guò)XRD、FE-SEM、EDS、BET及XPS等手段對(duì)材料的組成成分及微觀結(jié)

2、構(gòu)進(jìn)行了表征分析。將材料制作成旁熱式氣敏元件，采用靜態(tài)配氣系統(tǒng)對(duì)元件進(jìn)行了氣敏特性測(cè)試。分析了分級(jí)結(jié)構(gòu)SnO2納米材料的生長(zhǎng)機(jī)理及其他金屬氧化物的引入對(duì)材料形貌及氣敏特性的影響，并對(duì)各元件的氣敏機(jī)理進(jìn)行了研究。
　　研究發(fā)現(xiàn)，未摻雜的分級(jí)花狀SnO2納米材料對(duì)丙酮?dú)怏w有較高的響應(yīng)。分別從燒結(jié)溫度的確定，溶劑熱反應(yīng)過(guò)程中溶劑的選擇與用量，溶劑熱反應(yīng)時(shí)間，硫源的濃度等四方面對(duì)比分析了不同制備條件對(duì)SnO2的微觀結(jié)構(gòu)及丙酮?dú)怏w敏感特性的

3、影響。結(jié)果表明，以30mL乙二醇為溶劑，錫硫比1∶1.4，前驅(qū)液在200℃條件下反應(yīng)12h，溶劑熱產(chǎn)物燒結(jié)溫度為620℃時(shí)，得到的0-2-3型分級(jí)結(jié)構(gòu)花狀SnO2表現(xiàn)出最佳的丙酮敏感特性。
　　在溶劑熱反應(yīng)前驅(qū)液中加入PdCl2，制備了不同濃度Pd摻雜的SnO2。元件的氣敏選擇性發(fā)生變化，對(duì)甲苯有較高的響應(yīng)。XPS結(jié)果表明Pd元素是以氧化物PdO的形式摻雜在SnO2表面。當(dāng)Pd的摻雜濃度為1.2 mol％時(shí)，材料在Sn3d與O1s

4、處的結(jié)合能最低，氣敏元件對(duì)甲苯響應(yīng)的最佳工作溫度(250℃)最低，并且在最佳工作溫度下對(duì)甲苯的響應(yīng)值最高?；趕pill-over原理建立了模型對(duì)材料電導(dǎo)特性隨摻雜濃度變化及Pd的摻雜提高了元件對(duì)甲苯的氣敏響應(yīng)進(jìn)行了分析。
　　一定質(zhì)量的Zn粉加入到溶劑熱前驅(qū)液中，充分超聲分散，制備了分級(jí)結(jié)構(gòu)ZnO/SnO2復(fù)合材料。該材料制作的元件在室溫條件下對(duì)氨氣有較好的響應(yīng)。XRD結(jié)果顯示樣品由ZnO和SnO2兩種氧化物組成，EDS結(jié)果表明