氧化物摻雜二氧化錫基氣體傳感器的氣體檢測特性研究.pdf

1、油中溶解特征氣體分析是對電力變壓器進(jìn)行狀態(tài)檢修的有效方法之一,氫氣(H2)和一氧化碳(CO)屬于變壓器油中溶解的主要故障特征氣體,能有效反應(yīng)電力變壓器的電性、熱性故障或油紙絕緣問題。氣體傳感技術(shù)是實(shí)現(xiàn)油中溶解氣體在線分析的關(guān)鍵。半導(dǎo)體二氧化錫氣體傳感器因具有成本低、靈敏度高且易于維修等優(yōu)勢而受到了廣泛的關(guān)注。為了解決目前半導(dǎo)體傳感器存在的穩(wěn)定性、選擇性差和使用壽命短等諸多問題,開始采用一些新型的氣體傳感技術(shù)對油中溶解氣體進(jìn)行在線監(jiān)測,以

2、達(dá)到實(shí)際工程應(yīng)用的要求。
　　深入研究氣體傳感器及其檢測特性對提升傳感器的氣體檢測技術(shù)具有重要意義。論文針對氧化銅和氧化鋅摻雜的二氧化錫基納米氣體傳感器對氣體H2和CO的氣體檢測特性,介紹其制備方法和實(shí)驗(yàn)步驟,并利用X射線衍射(XRD)、場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)、透射電子顯微鏡(TEM)以及高分辨率的透射電鏡(HRTEM)對制備的CuO-SnO2、ZnO-SnO2及SnO2納米粉末進(jìn)行形貌表征分析,分析其氣敏機(jī)理。結(jié)果表明:<

3、br>　?、偻ㄟ^形貌表征分析得出:CuO-SnO2納米材料的氣敏性能提高是由于p-n結(jié)與肖特基勢壘之間的變換以及吸附氧和異質(zhì)結(jié)的影響。ZnO-SnO2材料性能的改變主要是由于ZnO的摻雜形成了異質(zhì)結(jié)并改變了晶粒大小;異質(zhì)結(jié)的產(chǎn)生促進(jìn)了電子的遷移,加強(qiáng)了氣敏特性;晶粒直徑的減小,導(dǎo)致比表面積增大,從而使傳感器的氣敏響應(yīng)特性提高。
　?、谕ㄟ^氣敏實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),相比SnO2納米傳感器,本文研究的CuO-SnO2和ZnO-SnO2新型納米氣體

4、傳感器對油中溶解氣體H2和CO具更高的靈敏度和分辨力,線性度、穩(wěn)定性及響應(yīng)-恢復(fù)特性好,最佳工作溫度也有所降低。傳感器的靈敏度隨著工作溫度的提高而增大,當(dāng)溫度過高時,即工作溫度大于其最佳工作溫度,高溫使材料表面的化學(xué)吸附氧的解吸速率大于其吸附速率,導(dǎo)致靈敏度降低。同時,CuO-SnO2和ZnO-SnO2納米氣體傳感器對H2和CO具有較好的選擇性,能有效地將這兩種氣體與CH4、C2H6、C2H4和C2H2氣體進(jìn)行區(qū)分。
　?、郾疚难?/p>