溶劑熱法分級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，而得到廣泛的應(yīng)用。SnO2是表面控制型氣敏材料，通過制備方法的選擇，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。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。
　　本文采用簡單的溶劑熱結(jié)合燒結(jié)方法，制備了分級結(jié)構(gòu)花狀SnO2基納米材料。通過XRD、FE-SEM、EDS、BET及XPS等手段對材料的組成成分及微觀結(jié)

2、構(gòu)進行了表征分析。將材料制作成旁熱式氣敏元件，采用靜態(tài)配氣系統(tǒng)對元件進行了氣敏特性測試。分析了分級結(jié)構(gòu)SnO2納米材料的生長機理及其他金屬氧化物的引入對材料形貌及氣敏特性的影響，并對各元件的氣敏機理進行了研究。
　　研究發(fā)現(xiàn)，未摻雜的分級花狀SnO2納米材料對丙酮氣體有較高的響應(yīng)。分別從燒結(jié)溫度的確定，溶劑熱反應(yīng)過程中溶劑的選擇與用量，溶劑熱反應(yīng)時間，硫源的濃度等四方面對比分析了不同制備條件對SnO2的微觀結(jié)構(gòu)及丙酮氣體敏感特性的

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，得到的0-2-3型分級結(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Pd的摻雜濃度為1.2 mol％時，材料在Sn3d與O1s

4、處的結(jié)合能最低，氣敏元件對甲苯響應(yīng)的最佳工作溫度(250℃)最低，并且在最佳工作溫度下對甲苯的響應(yīng)值最高?；趕pill-over原理建立了模型對材料電導(dǎo)特性隨摻雜濃度變化及Pd的摻雜提高了元件對甲苯的氣敏響應(yīng)進行了分析。
　　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