lafeo3基气敏传感器的制备及性能研究

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1、LaFeO3基气敏传感器的制备及性能研究　　LaFeO3基气敏传感器的制备及性能研究　　LaFeO3基气敏传感器的制备及性能研究　　LaFeO3基气敏传感器的制备及性能研究第一章绪论现代社会工业飞速发展，然而各种环境污染以及生态的破坏也随之而来。其中我们每天呼吸和接触的空气也被各种有毒气体污染。它们危害我们的身体健康，有些气体甚至可以引起火灾等灾害。因此可以检测这些有毒气体的传感器受到了大家的关注，正是社会的需求促进了气敏传感器的发展。气敏传感器在社会生活中拥有非常广的应用面，比如在矿井安全检测、城市空气净洁度、工厂火势

2、预警、装修甲醛测定等许多方面都有重要作用[1]。1.1气敏传感器概述气敏传感器有很多种类型，大致可以分为接触燃烧型、光化学型、半导体型、电化学型、固体电解质型等，其中半导体型气敏传感器在市场中有较大占有率[2]。对于半导体型气体传感器，有多种分类方式，在其他文章中都有阐述，其中以工作原理作为分类依据的较多。依照其原理可以将传感器分类为电阻型和非电阻型[3][4][5]，如下表1-1所示。自从半导体类金属氧化物被发现具有对某些气体敏感的特性，对于气敏传感器的研究就步入了一个新的领域。一些单一金属的氧化物由于拥有半导体性质被

3、接连开发用于敏感气体的测试中，如SnO2、ZnO、TiO2、Fe2O3、n、Fe等。理想的钙钛矿结构是一种简立方结构，如图所示，BO6八面体以共顶的方式排列成简单立方，B位离子一般占据八面体结构中心，离子半径较大的阳离子A占据八面体组成的结构的中央，和氧离子共同组成一个面心立方,可以看出每个晶胞中只包含一个ABO3分子[23]。..........第二章样品的制备及相关测试表征我们希望制作出纳米级别的材料。自上世纪80年代初纳米材料的概念被提出并逐渐成熟，迅速成为新的研究热点，引起了各方的注意力。纳米材料与传统材料相比，

4、具有很多特别的性能，例如宏观量子隧道效应、表面效应和量子尺寸效应等[45]。正因为纳米材料上述的这些优异的性能，其吸引了大量科研工的目光并成为敏感气体检测领域的热点。2.1纳米材料的制备目前人们用来制备纳米级材料的方法主要包括气相法、液相法和固相法。其中气相法主要可分为化学式沉淀法和物理式沉淀法，这两种方法在实验中主要是用于制备纳米级薄膜型材料。气相法优点是颗粒尺寸小、团聚少，在实验室的材料制备方面占一定比例，但是距离商业化生产还有一定距离。固相法是以前常用的制备方法，人们采用的方法主要包括高温合成法、球磨法、热分解法等

5、。固相法所需成本低廉并且操作较简单，但制备过程一般需要高温才能反应，而热控又成为较难把握的问题，容易使所制得材料的纯度低并且耗费过长时间。液相法的制备方法主要包括醇盐水解法、沉淀法、溶胶凝胶法、微乳液法以及蒸发法等。液相法在制备过程中较容易实现原料比例的控制，并且在溶液的环境下可以实现材料在分子级别下的混合，可得到更加均匀的纳米级粉体[46][47]。所以目前实验室和商业制备纳米级别材料基本都采用液相法。在上述液相法的制备方法中，溶胶凝胶法因其特有的优势而被科研工广泛采用[48][49][50]。溶胶凝胶法的过程是将金属

6、醇盐（或无机盐）先溶于溶液，然后经过溶胶、凝胶、固化，再将固化后的凝胶经过热处理转化为相应氧化物。其大致过程如下：首先用等离子水将金属醇盐（或无机盐类）溶解得到均匀溶液，再加入相应的添加剂使其形成水溶胶，然后在预置温度下通过搅拌将其转为凝胶并且去除相关有机物，将所得物干燥并热处理最后得到纳米级产物。溶胶凝胶法制备过程容易控制并且可得到更加均匀的纳米级粉体，而且整个过程不涉及髙温反应因此不会引入其他杂物，因此本文选用溶胶凝胶法制备样品。..........2.2气敏元件的制备及测试将溶胶凝胶法制得纳米粉体研磨充分，加入适量

7、松油醇再充分调匀，将其均匀涂抹到陶瓷管表面，将陶瓷管放置于马弗炉中经600度退火烧结，使粘合剂挥发干净。将烧结后的陶瓷管和底座焊接到一起，即所得如图气敏器件。本文测试选用CGS-8气敏测试仪器，测试前先将气敏元件置于老化台老化12h，使其性能稳定，然后将其置于测试台利用仪器自带软件即可测试。主要原理是测试传感器在空气中电阻和待测气体中电阻，将其做比值，求得气敏传感器的灵敏度，本文定义灵敏度S=Rg/Ra，其中Rg为传感器在待测气体中的电阻，Ra为传感器在空气中的电阻。...........第三章四种元素Sr、Ba、Cu、

8、Mn对LaFeO3的掺杂...........193.1Sr、Ba掺杂A位纳米材料的导电性及气敏性能..........193.1.1Sr、Ba掺杂A位纳米材料的导电性.....193.1.2Sr、Ba掺杂A位纳米材料的气敏性能..........203.2Cu、Mn掺杂B位纳米材料的导电性及气敏性能........