简述基于sno2的气敏材料研究

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1、简述基于SnO2的气敏材料研究摘要：近年來，曲于能源开发、航空航天、石油化工、安全生产等各个方面的需要，对易燃易爆、有毒性气体的监测就变得愈发重要。尤其是研制出灵皱度高、选择性好、稳定性好、响应恢复时间快、使用寿命长的气体传感器成为今后气体传感器的重要研究课题。因而，开发出具有实际应用价值的新型气敏材料,成为当前研究的热点。木文将通过几种基于SnO2的气敏材料介绍现在的一•些相关研究的成果。关键词：气墩材料，SnO2,气皱特性Pd掺杂SnO2纳米二、掺杂型SnCh薄膜对乙醇的气敏以分析纯SnCl2-2H2O和PdCb为主要原料，控制不同n

2、(Pd")/n(Sn"),利用溶胶凝胶——浸渍提拉法制备了Pd掺朵SnCh纳米膜。用XRD、AFM对样品的结构、形貌进行了分析，并测试了Pd掺杂SnO?纳米膜的阻温特性和对H2敏感性能。结果表明，Pd掺杂SnO2纳米膜平整而致密，表面椭球形粒子颗粒尺寸约为20nm；Pd掺杂SnCh为金红石型晶体结构，但Pd：+进入SnO?晶格代替八面体中部分Sn2+,导致其晶胞参数比未掺杂S11O2略小；Pd掺杂Sn()!纳米膜的电阻随温度升高而减小.表现出n型半导体阻温特性；随着Pd掺杂比例的增大，元件的电阻增大，其对比的灵敏度先增大后减小，当掺杂比例

3、为1%时对H2灵敏度最高。又有学者研究，利用非模板水热法合成了Pd掺杂的SnO2纳米颗粒，并利用透射屯镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和X光屯子能谱(XPS)表征了Pd掺杂对晶体结构、表面形貌、微观结构、热稳定性和表面化学状态的影响。研究发现：水热过程屮Pd掺杂对形成的SnO2纳米颗粒大小几乎没冇影响，在5OCTC以下的锻烧过程中，掺杂的Pd可以有效抑制颗粒的生氏，但在700°C以上时颗粒生长迅速。XPS结果显示合成样品屮Pd的化学状态有三种：Pd°>和Pd4+针，其中的主化学状态Pd4+冇效促进了气敏性能的提高。为了同时提高气敏性能和

4、热稳定性,Pd的最佳掺朵量为2.0%—2.5%(摩尔分数)。特性以SnCl•5H20、Ce(NO3)•6H2O>CuCl2•2H2O>La(NO3)3-6H2O为原料，柠檬酸为络合剂，采用sol-gel法，浸渍提拉技术制备了纯SnO2及其掺杂薄膜。2Theta(degree)Fig.1XRDpatternsofSnO2samplespreparedbydifferentdopedion图1不同掺杂离子的Sn02粉体的XRD图谱图1为掺杂2%La*、2%Cu22%Ce負的SnO2粉末的XRD图谱。与未掺杂SnO2衍射峰的位置基本重合，且物

5、相单一，均为典型的四方品系金红右结构，而且掺杂后，衍射峰明显宽化，强度减弱，晶粒尺寸变小，结晶度降低。采用Schemer公式对■其晶粒尺寸进行估算(如表1所示)，发现掺杂La3Cu2C尹后,对晶体的结晶行为有限制发育作用，导致SnO?粉体颗粒的品粒度大大减小，Ce*的影响最为显著。掺杂不同的元素，晶粒尺寸变化也各不相同。一般认为，掺杂物质对晶体发育的影响是由于外來物质附着SnCh品粒表而，起到抑制品粒生长的作用。再利用XRD分析方法进行了物相结构分析，研究了掺杂比4%、6%对各掺杂SnO2薄膜元件气墩特性的影响。结果见图2。与未掺朵S

6、nCh，衍射峰的位置基本重合，且物相单一，均为四方晶系金红石结构，都没有出现游离的掺杂元索及其氧化物相，也没有其它新生的化合物，说明掺杂离捲杂离子02・Ce”晶報尺寸(nm)27,1IL19・69.5Si品粒尺寸与拶杂离子半悝的关系Tab.1Relaiion^hipbeiwccn“ry&udlitcsizeand»radioof摊杂比0246晶粒尺寸(«m)27.19.57.69.12(decree)Fig.2XRDpulirrn?i<>fSnO?MirnpleKdofxwjwilhCr*"图2播Cc3'的SnO2样品的XRD图憎表

7、I晶粒尺寸与橹杂比关系Tab.IRubiUoi悒hipbetweentryZiJlilcanddupingr^lio子都以类质同像的了方式进入了SnO?金红石品格中。随着Ce触掺杂量的增加,其衍射谱图上谱线背底增高，谱图线条变得粗糙不均匀，各衍射峰的半高宽逐渐变大。采用Scherrer公式其晶粒尺寸进行估算(如表2所示)，发现Ce*的掺杂引起晶粒尺寸变小，这主要曲于掺杂物质附着在SnO2晶粒表面，起到抑制晶粒的生长作用。但随着C&+的增加，SnO2,晶粒尺寸变化并不明显，且当掺朵比为4%时SnO2,晶粒尺寸最小为7.6nm同时发现La叭C

8、u2Ce*掺杂量为4%时，对64.50ppm乙醇气体的灵敏度都最大,分别为28.1、26.4、24.4o三、Zn掺杂对S11O2纳米线的气敏性能的影响据学者研究，为了提高SnO2纳米线基气敏