Zn-Al金屬氧化物的制備和氣敏性能研究.pdf

1、氣體傳感器可以準(zhǔn)確高效地檢測(cè)多種易燃、易爆、有毒、有害的氣體。半導(dǎo)體金屬氧化物傳感器是氣體傳感器中的一類，在靈敏度、響應(yīng)時(shí)間、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面上，有著很大的優(yōu)勢(shì)；在實(shí)際應(yīng)用中，它有使用方便、體積小巧、成本低廉、易于普及諸多優(yōu)點(diǎn)。雖然半導(dǎo)體金屬氧化物氣敏材料具有諸多優(yōu)勢(shì)，但是單一金屬氧化物材料的選擇性、穩(wěn)定性仍受到一定限制，有局限性。所以對(duì)于半導(dǎo)體金屬氧化物氣敏材料的研究經(jīng)歷了一個(gè)從單一金屬氧化物，到金屬摻雜，再到復(fù)合金屬氧化物的發(fā)展過(guò)程，其

2、目的是為了提高該類材料的氣敏性質(zhì)，獲得高靈敏度、高選擇性、穩(wěn)定性良好的材料。
　　 本論文主要論述了兩種Zn-Al金屬氧化物的制備、結(jié)構(gòu)和形態(tài)以及氣敏性能，分別為晶態(tài)Zn0-非晶態(tài)Al203和Zn0-Al203-Fe0。論文主要包括兩方面內(nèi)容:
　　 一晶態(tài)Zn0-非晶態(tài)Al203的制備、結(jié)構(gòu)和形態(tài)以及氣敏性能
　　 晶態(tài)Zn0-非晶態(tài)Al203是以Zn-Al類水滑石為前驅(qū)體煅燒制得。晶態(tài)Zn0-非晶態(tài)Al203

3、的結(jié)構(gòu)和形態(tài)用熱場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡、能譜儀、X射線衍射儀、全自動(dòng)比表面積及孔隙度分析儀和熱重分析儀來(lái)表征。晶態(tài)Zn0-非晶態(tài)Al203在XRD圖譜中，取2T=31.785℃、34.404℃、36.249℃三個(gè)衍射角處的平均微晶大小大約為15.68nm。晶態(tài)Zn0-非晶態(tài)Al203對(duì)某些有機(jī)氣體展現(xiàn)出了良好的響應(yīng)，比如乙醇和n-丁醇。在290℃的工作溫度下，對(duì)于350ppm的乙醇和n-丁醇的傳感器響應(yīng)值分別是112.12和167.18。

4、而且，由晶態(tài)Zn0-非晶態(tài)Al203制成的傳感器元件對(duì)甲醇、異丙醇、丙酮和二甲苯展示出了良好的響應(yīng)。對(duì)氣敏性能和晶態(tài)Zn0-非晶態(tài)Al203的微觀結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系也進(jìn)行了研究。
　　 二Zn0-Al203-Fe0的制備、結(jié)構(gòu)和形態(tài)以及氣敏性能
　　 Zn0-Al203-Fe0是由Zn-Al類水滑石摻雜Fe鹽制備得到的。Zn0-Al203-Fe0的結(jié)構(gòu)和形態(tài)用熱場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡、能譜儀、X射線衍射儀、全自動(dòng)比表面積及孔隙

5、度分析儀和熱重分析儀來(lái)表征。Zn0-Al203-Fe0在XRD圖譜中，在d=7.711109垂直晶面下，2T=11.466℃，也就是θ=5.733℃處的平均微晶大小大約為28.31nm。Zn0-Al203-Fe0對(duì)某些有機(jī)氣體展現(xiàn)出了良好的響應(yīng)，比如乙醇和n-丁醇。在290℃的工作溫度下，對(duì)于200ppm的乙醇和133.33ppm的n-丁醇的傳感器響應(yīng)值分別是32.30和44.24。而且，由Zn0-Al203-Fe0制成的傳感器元件對(duì)甲