新型CO2氣敏材料.pdf

1、近年來由于人類大量使用煤、石油、天然氣等化石燃料，同時不斷砍伐樹木、破壞森林和草原，空氣中CO2氣體含量不斷增加，引發(fā)了溫室效應，給農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟、海洋生態(tài)、水循環(huán)、人口、環(huán)境等方面帶來了消極影響。同時CO2可以被用作其他用途，為人類生活和經(jīng)濟發(fā)展服務。因此探測CO2氣體的相關技術（氣敏機理，材料開發(fā)，高品質(zhì)CO2氣體傳感器）亟待發(fā)展。優(yōu)質(zhì)的CO2氣體傳感器需要具備高的目標氣體（CO2氣體）靈敏度、選擇性，長期穩(wěn)定性，抗腐蝕性好，不易中毒，

2、壽命高，較低的工作溫度、電阻值和功率，較短的響應恢復時間等。金屬氧化物材料和鈣鈦礦結構材料因各自的結構特征及氣敏性能好而被廣泛研究。CO2氣體由于其本身化學性質(zhì)太穩(wěn)定，導致對其敏感的材料相對較少。通過查閱CO2和氣敏相關文獻以及采用WS-30A氣敏元件測試系統(tǒng)對材料進行氣敏性能測試，理論和實驗相結合來尋找對CO2氣體敏感的材料。本研究主要內(nèi)容包括：
　　⑴用沉淀法制備的SnO2氣敏性能較好，并且該制備工藝所需材料、工具和流程簡單，

3、更加適用于工業(yè)化生產(chǎn)。各燒結溫度(400～900℃)的納米SnO2材料在200～300℃的測試溫度段中測試溫度為240℃時響應最好，靈敏度最大。各燒結溫度(400～900℃)的納米SnO2材料在6000ppm（CO2濃度）之后氣敏響應靈敏度增加率變大，說明本課題沉淀法制備的納米SnO2材料在高濃度的CO2氣氛下氣敏性能佳。在200～300℃測試溫度段燒結600℃的納米SnO2材料氣敏響應靈敏度一直大于其他燒結溫度的SnO2材料，說明60

4、0℃燒結的納米SnO2材料氣敏性能最佳。對于燒結600℃的納米SnO2氣敏元件隨著CO2濃度增大，高濃度時材料的響應靈敏度有大幅度的增大，CO2濃度為2000ppm，5000ppm，8000ppm時燒結600℃的納米SnO2氣敏元件在測試溫度為240℃時氣敏靈敏度分別為1.239，1.752，5.859，靈敏度增加率分別為41.4％和234.4％。高濃度CO2氛圍下燒結600℃的納米SnO2材料對CO2氣體響應很快，240℃和340℃響

5、應恢復時間分別為(31s，47s)和(5s，10s)。納米SnO2材料接觸CO2氣體后電阻變小。測試溫度為240℃時，隨著CO2氣體濃度增加，燒結600℃的納米SnO2氣敏元件響應時間減小，而恢復時間增大。隨著測試溫度的升高，燒結600℃的納米SnO2氣敏元件響應恢復時間均減小，到340℃時響應恢復時間都在10s左右。燒結600℃的納米SnO2氣敏元件在較低濃度（2000ppm和4000ppm）時，氣敏響應靈敏度隨著濕度增加(14～66

6、％RH)先增大(34％ RH)后減小，高濃度(6000ppm和20000ppm)時氣敏響應靈敏度隨著濕度增加(14～66％RH)逐漸減小。
　?、撇捎萌苣z凝膠法制備的納米NdFeO3材料在燒結溫度為400～900℃時得到純的鈣鈦礦結構，但是分散性不好。在測試溫度為200℃時在3000ppm和5000ppm的CO2氣體濃度中不同燒結溫度(400～900℃)的納米NdFeO3材料制備的氣敏元件中600℃燒結的納米NdFeO3材料氣敏響

7、應最佳。160～300℃的測試溫度段內(nèi)，測試溫度為200℃時燒結600℃的納米NdFeO3材料的氣敏響應最好，1000ppm，3000ppm，5000ppm，7000ppm和9000ppm下在200℃時的氣敏響應值分別為1.391，1.831，2.219，2.714和2.917。納米NdFeO3材料接觸二氧化碳氣體后電阻增大。CO2濃度為9000ppm時燒結600℃的納米NdFeO3氣敏元件在160℃，200℃，240℃，260℃和30

8、0℃時響應時間分別為380s，379s，289s，153s和150s，恢復時間分別為101s，88s，54s，35s和34s?？芍S著測試溫度的升高，響應恢復時間減小。
　?、遣捎萌苣z凝膠法制備的納米PrFeO3材料在燒結溫度為400～800℃時得到純的鈣鈦礦結構，燒結700℃的納米PrFeO3材料的分散性較好。在160～240℃的測試溫度段中，160℃為最佳測試溫度，且600～800℃燒結的納米PrFeO3材料中700℃燒結的納