稀土掺杂纳米snolt2gt气敏材料的制备及其性能研究

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1、济南夫学硕卜学位论文摘要Sn02基厚膜气敏传感器已广泛应用于家庭、商业、工业和环保等领域，在易燃、易爆气体以及挥发性有机化合物(VOCs)的报警方面占有主导地位。但是，由于这种气敏传感器的厚膜粉体材料的性能不是很好，从而导致了Sn02基厚膜气敏传感器的灵敏度、选择性和响应．恢复时间等气敏性能不是很理想，尤其是选择性比较差，限制了它们的发展和应用。因此，从制备Sn02纳米粉体入手探索提高Sn02厚膜气敏传感器的气敏性能的研究方法显得至关重要。遵循气敏粉体材料纳米化以及掺杂优化的发展方向，本文主要进行了掺杂型Sn02气敏材料

2、的研制工作，通过Sn02粉体材料的纳米化、稀土掺杂等工作来提高气敏元件对易燃、易爆以及易挥发气体的灵敏度、选择性，并缩短其响应．恢复时间，改善其气敏性能。(1)采用溶胶．凝胶法和微波水热法分别制备了Sn02纳米粉体。与溶胶．凝胶法相比，以市售分析纯四氯化锡(SnCh·5H20)、尿素(CO(YH2)2)为原料，采用微波水热法制备的Sn02粉体具有良好的分散性和较小的粒度。对所制备粉体进行表征，结果表明：利用微波水热法制备出的Sn(OH)4前驱体，经700。C煅烧后所得粉体的平均粒径小于100nm，且粉体分散性良好，颗粒粒

3、度分布较均匀。(2)制备了分别掺杂不同量稀土离子Y3+、La3+、Ce3+的Sn02粉体。对所制备粉体进行表征，结果表明：掺杂稀土离子对Sn02晶粒的生长具有一定的抑制作用，Sn02粉体的粒度会随掺杂稀土离子种类与含量的不同而有所改变。其中，掺杂5m01％Y3+，2m01％La3+，5m01％cd+后的Sn02粉体平均粒径分别为88nm，90nm，61nm，均小于未进行稀土离子掺杂的Sn02粉体的粒径，且颗粒分布较集中。(3)以所制备的纯Sn02粉体以及掺杂了不同种类，不同量稀土离子的Sn02粉体为原料，利用传统的厚膜制

4、备工艺制备了Sn02厚膜型气敏传感器，并对器件的气敏性能进行了测试分析，对导致器件气敏性能差异的原因进行了初步的分析与讨论。结果表明：掺杂稀土离子Y3+、La3+、Ce3+均对厚膜气敏传感器的本征电阻以及Sn02粉体材料的气敏性能有一定的影响作用。其中掺杂5m01％y3+，2m01％La}，5m01％Ce3+的Sn02厚膜气敏传感器较掺杂前的本征电阻都有所降低；掺杂5m01％Y3+以及2m01％La3+的Sn02厚膜气敏传感器对乙醇的灵敏度、选择性以及响应．恢复时间都比纯Sn02有所改善，且掺杂2m01％La3+的Sn0

5、2厚膜气敏传感器的最佳工作温度有所降低；掺杂5m01％cd+的Sn02厚膜气敏传感器对丙酮表现出较高的灵敏度和选择性，Vll济南大学硕十学位论文但是最佳工作温度会有所提高。关键词：Sn02；稀土离子；掺杂；纳米粉体；气敏性能ⅥII济南大学硕}：学位论文{II_一IIII鼍皇曼蔓皇曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼曼虽曼曼曼曼ABSTRACTPresentlythethickfilmgassensorsbasedontinoxidehavebeenwidelyappliedindomestic，commercial，industri

6、alandenvironmentalprotectionfieldsandbecamepredominantamongthesolid—statedevicesforalarmsofflammable，explodedgasandVOCs．Duetothethickfilmmaterialbasedontinoxideispoorinpropertyofthepowdermaterial，thetllickfilmgassensorsbasedontinoxidearepoorinsensitivity,andthere

7、sponseandtherecoverytimesislonger．Moreover,theselectivityofthegassensorsisverypoor．Accordinglyallofthesehavelimitedthedevelopmentandapplicationsoftinoxidegassensors．Therefore，itisveryimportantforheighteningthegassensingperformanceofthetinoxidethickfilmgassensorst

8、oimprovepropertiesofthetinoxidepowdermaterial．Keepingtotheevolutiondirectiontowardnanosizedgassensingmaterial，dopedtinoxidegas—sensitivematerialwasstudiedinthi