in2o3论文：in2o3 溶胶—凝胶法 纳米材料 h2s 气敏性能

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1、【关键词】In2O3溶胶—凝胶法纳米材料H2S气敏性能【英文关键词】In2O3sol-gelmethodnano-materialsH2SgassensingpropertiesIn2O3论文：氧化铟基纳米材料的制备及其气敏性能研究【中文摘要】随着人们物质及精神文化水平的不断提升，对环境问题所投入的关注也越来越多。近年来，工业废气对生态环境的冲击屡见不鲜，这就需要研制实用化的气体传感器来对工业过程进行监控，控制各种污染和有毒气体的排放。天然气及煤的开采、石油化工产品的生产流程中都会产生硫化氢（H2S），当其浓度高于250ppm时

2、即可使人中毒，为了保证工人和环境的安全，需要研制性能优良的H2S气体传感器，以便对H2S气体做准确的检测和控制。半导体材料具有独特的光、磁、气、热等敏感特性，因此在很多领域都得到了很好的应用，气体传感器领域也不例外。氧化铟（In2O3）作为一种宽带隙半导体材料，具有电阻率小，催化性能高等优点，引起了广大科研人员的重视，但它是一种普敏材料，因此提高In2O3的选择性等敏感性能成为国内外科研人员的研究重点。自1984年纳米材料被报道以来，以其特殊的结构及物理化学性质，引起了各领域的关注，各专业领域的科研人员对纳米材料的研究表现出极大

3、的热忱。随着研究的深入，纳米材料已经被广泛应用于生物医疗、机械电子、环境能源、航空航天、工程建筑、光电信息等各个方面。纳米技术的发展使得分子尺度上的控制和改性成为可能，推动了材料改性的发展，大大提升了功能材料的性能。本文合成了In2O3纳米材料，为了提高选择性等敏感性能对其进行了掺杂。贵金属掺杂被认为是一种提高材料选择性的有效手段，因此在实验中进行了Pt的掺杂。为了进一步提升响应恢复特性及稳定性等气敏性能，又对材料做了碳纳米管的处理，碳纳米管的引入使得材料具备更大的孔径，有利于气体的吸附和脱附，提高气敏性能。具体内容如下：1.采

4、用溶胶-凝胶法合成了In2O3纳米材料，通过用差热-热重分析（DTA-TGA）、X光射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）以及扫描电子显微镜（SEM）对材料进行了表征。合成的In2O3为立方结构，晶粒尺寸为20nm左右，材料存在部分团聚现象。将材料煅烧不同温度，制成旁热式元件，测试其对40ppmH2S气体的灵敏度，普遍存在灵敏度不高的问题，需要进一步掺杂提升敏感性能。材料在500℃和600℃煅烧下灵敏度较大，需要进一步实验来确定最有利于实验的烧结温度。2.制备不同浓度Pt掺杂的In2O3复合材料，分别煅烧500℃和600

5、℃，XRD表征结果显示掺杂后的In2O3晶体结构仍然是立方晶型。气敏性能显示600℃煅烧温度下6mol%Pt掺杂In2O3气敏元件对H2S的灵敏度最好，最佳工作温度为140℃，掺杂后元件的灵敏度是纯材料元件的17倍，表明Pt的掺杂有效的提升了气敏元件对H2S的灵敏度。在140℃时，对其气敏性能做进一步测试，响应时间约为11秒，恢复时间约为21秒，具有良好的选择性，稳定性有一定的浮动。综上，响应恢复时间和稳定性有待进一步提高。3．在6mol%Pt-In2O3材料的基础上，对材料进行了不同比例的碳纳米管处理，在600℃下煅烧2小时，

6、表征结果表明，经过600℃的煅烧，材料中掺杂的碳纳米管被烧掉，留下很多空隙。制备气敏元件，测试结果表明1wt%C，6mol%Pt-In2O3气敏元件在140℃下对H2S的灵敏度最好，其响应时间约为5秒，恢复时间约为14秒，元件具有更好的选择性，稳定性有一定的提升。综上，C处理使得气敏元件在各方面性能上都有所提高。【英文摘要】Withthedevelopmentofmaterialandspiritualculturelevel,theenvironmentalissueshaveattractedmuchattentionofp

7、eople.Inrecentyears,industrialemissionsarecommonoccurrencesandhavestrongimpactontheenvironmentalpollution.Thus,gassensorshavebeenwidelyusedforindustrialprocessmonitoring,forvariouspollutingandtoxicgases.Hydrogensulphide（H2S）detectionisaveryimportanttargetforthemining

8、ofgasandcoal,andtheproductionofpetrochemicalmanufacturing.Thisgascanbeveryhazardoustohumanbodieswhenitsconcentrationishigherthan250