ni掺杂sno2花状微结构的制备及其气敏特性研究

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1、Ni掺杂Sn02花状微结构的制备及其气敏特性研究搔洁王莹王浲鹏薛炎王秀盟杏太原理工大学信息工程学院微纳系统研宄中心摘要：采用水热法合成丫纯SnO2和4mol%Ni掺杂Sn02花状微结构。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱分析仪(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)对其晶相、成分进行了表征，对制备的纯的和Ni掺杂SnO2传感器性能进行了测试。实验结果表明:Ni掺杂可以显著改善SnO2微结构的气敏特性。在最佳工作温度(280°C)条件下，4mol%Ni掺杂Sn02传感器对100X10-6甲醇的响应可达到13.0,其响应是纯Sn02气体传感器的2.4倍。同时，

2、其具有快速的响应/恢复时间(6s/5s),较低的检测极限(1X10-6),以及对甲醇的良好选择性。最后，对Ni掺杂Sn02气体传感器的气敏机理进行了分析讨论。关键词：气体传感器;Ni掺杂Sn02;水热法;甲醇;作者简介：杨洁(1990-),女，太原理工大学信息工程学院，在读硕士研究生,宁夏石嘴山人，主要从事半导体金属氧化物材料的气敏特性研宄；作者简介：胡杰(1979-),男，博士，副教授，毕业于法国巴黎高等师范学院,主要从事微纳器件加工、气体和电化学传感器等方面的研究，hujie@tyut.edu.cn。收稿日期：2017-06-08基金：国家自然科学基金

3、项目(51205274)SynthesisofFlower-LikeNickelDopedTinOxideandItsGasSensingPropertiesYANGJieWANGHngWANGZepengXUEYanWANGXiuHUTieMicroandNanoSystemResearchCenter,CollegeofInformationEngineering，TaiyuanUniversityofTechnology;Abstract：PristineSnO2and4mol%Ni-dopedSnO2flower-likemicrostructur

4、esweresuccessfullysynthesizedbyafacilehydrothermalmethod.ThecrystalstructureandmorphologyofthesampleswerecharacterizedbyX-raydiffraction(XRD)，energydispersivespectroscopy(EDS)andscanningelectronmicroscopy(SEM).Furthermore,gassensingexperimentswereconductedontheas-fabricatedpristin

5、eandNi-dopedSnO2gassensorstowardmethanol.TheobtainedresultsdemonstratedthattheintroducingofNielementcansignificantenhancedthegassensingpropertiesofSn02microstructurc.ThemeasuredresponseofNi-dopedSn02toward100X10-6methanolcanreachto13.0attheoptimumoperatingtemperatureof280°C,whichi

6、sabout2.4timeshigherthanthatofpristineSn02.Meanwhile,thegassensorbasedonNi-dopedSnO2alsoexhibitsfastresponse/recoverytime(〜6s/5s)，lowdetectionlimit(1X10b)andbetterselectivitytomethanol.Finally,thegassensingmechanismofNi-dopedSn02gassensorwasdiscussed.Keyword：gassensor;Ni-dopedSn02

7、;hydrothermalmethod;methanol;Received：2017-06-08甲醇作为一种重要的化工原料、有机溶剂和新型清洁能源，广泛应用于有机合成、药品、涂料、防冻液、汽车动力燃料等领域［1-2］。然而，甲醇具有较高的挥发性、易燃性，在空气中的有较宽的爆炸极限(6%~36.5%位1。因此，在运输或使用的过程中其极易燃烧，导致火灾或爆炸事故的发生。此外，甲醇还有较强的毒性，对人体的血液系统和视网膜神经系统具有较大的影响£1^1。因此，实现对甲醇气体的有效检测显得尤为重要。目前，对甲醇气体常用的检测方法有气相色谱法、分光光度法、光声光谱、红

8、外光谱法、气体传感器法等。在这些方法中，气体传感器法由于其体积小，