氧化銦基納米材料的制備及其氣敏性能.pdf

1、In2O3作為一種新型的氣敏傳感器始于20世紀(jì)60年代，其作為氣敏材料對(duì)氧化性氣體(Cl2、NO2)靈敏度高，穩(wěn)定性好。但選擇性差，恢復(fù)慢。因此，改善其對(duì)某些氣體的選擇性和恢復(fù)性能成為人們研究的熱點(diǎn)。人們通過各種方法的改進(jìn)，具體包括制備方法的改進(jìn)，金屬元素的摻雜，氧化物的復(fù)合，樣品的薄膜化等。基于這樣的考慮，本文從以下幾個(gè)方面研究了對(duì)In2O3氣敏材料性能上的改進(jìn)。 首先是利用各種現(xiàn)代化的手段制備出了一系列純In2O3和摻雜In

2、2O3，并利用XRD對(duì)產(chǎn)品的物相進(jìn)行了分析，結(jié)合Scherrer公式對(duì)晶粒的原始尺寸和晶胞參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算；用TEM對(duì)粉體晶粒的粒徑和形貌進(jìn)行了觀察；將產(chǎn)物粉體制成氣敏元件，用靜態(tài)配氣法在氣敏測試儀上進(jìn)行了靈敏度和響應(yīng)-恢復(fù)曲線的測試，研究了各種材料的氣敏特性，并計(jì)算出其響應(yīng)-恢復(fù)時(shí)間。 不同制備方法對(duì)In2O3氣敏性能的比較發(fā)現(xiàn)，微乳液法制備In2O3對(duì)Cl2的靈敏度最高，溶膠凝膠法制備In2O3恢復(fù)時(shí)間較快。其原因可能是在制備

3、過程中溶膠凝膠法燒結(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重，產(chǎn)物粒徑相對(duì)較大，有利于氣體的脫附；微乳液法由于形成微小反應(yīng)器，產(chǎn)品細(xì)小均一，活性大，有利于吸附氣體。通過陰離子SO42-摻雜發(fā)現(xiàn)，經(jīng)600℃處理的SO42-摻雜的樣品對(duì)NO2的靈敏度、選擇性及恢復(fù)特性得到很大的提高，900℃處理的SO42-摻雜的樣品對(duì)Cl2的靈敏度和選擇性也得到不同程度的提高，且恢復(fù)時(shí)間降低。可能是由于SO42-半徑較大，更有利于氣體的脫附。此外，還采用不同稀土陽離子Eu3+、Gd3+、

4、Ho3+摻雜對(duì)In2O3進(jìn)行改性研究表明，三種離子的加入均改善了In2O3對(duì)還原性氣體H2S的敏感度、選擇性及恢復(fù)特性。綜合比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在工作溫度195℃時(shí)，摻入質(zhì)量百分含量為5％的Ho2O3后，材料對(duì)H2S氣體有很好的靈敏度、選擇性、響應(yīng)-恢復(fù)特性。稀土離子的加入為In2O3提供了堿性表面，更有利于對(duì)酸性氣體H2S的吸附。 實(shí)驗(yàn)中通過稀土Ho3+離子摻雜能對(duì)低濃度還原性氣體H2S進(jìn)行檢測，SO42-摻雜成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)有毒強(qiáng)氧化