氧化铟基气敏材料的催化性能及敏感机理研究

《氧化铟基气敏材料的催化性能及敏感机理研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、郑州大学硕士学位论文氧化铟基气敏材料的催化性能及敏感机理研究姓名：常剑申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：蒋登高20040525摘要气体传感器是对气体中所含的特定成分的物理、化学性质做出迅速感应，并将其转化为适当的电信号或光信号，从而对气体种类及浓度做出检测的装置。半导体气体传感器具有灵敏度高、成本低、工艺成熟等优点，使其得到了广泛的应用。In：0。作为一种较为新型的气敏材料，有望改善传统气敏材料的选择性、稳定性，降低元件的工作温度；同时，目前对材料敏感机理的研究工作还落后于实际应用，难于

2、从理论上指导气敏材料的开发与设计，对In。0，基敏感机理的研究鲜有报道。针对上述问题，本文首次从In：0。对目标气体的催化性能和气敏性能的联系这一角度出发，揭示In。0。基气敏材料的敏感机理。采用微反一气相色谱联用装置，系统地评价了不同粒径In：0。对异丁烷和乙醇气体的催化性能：同时采用气敏性能测试设备对不同粒径In：0。对异丁烷和乙醇气体的气敏性能(灵敏度)进行评价；结果表明：纳米材料比普通材料有着更高的催化活性和灵敏度，且随着材料粒径的减小，二者均有大幅度的提高，有着良好的对应关系。系统地评

3、价了掺杂贵金属及金属氧化物的In。0。气敏材料对异丁烷和乙醇气体的催化性能；同时采用气敏性能测试设备对不同掺杂In。0，气敏材料对异丁烷和乙醇气体的气敏性能进行评价；结果表明：掺杂贵金属能够提高元件对异丁烷的灵敏度，提高对异丁烷灵敏度的原因是贵金属能够提高材料对异丁烷的催化活性，从而使In：0。气敏材料上吸附的负氧离子数量减少；掺杂碱性金属氧化物MgO和L8203能够显著提高乙醇的灵敏度，同时使异丁烷的灵敏度有所降低：提高对乙醇灵敏度的原因在于增加了In203的催化活性，使乙醇反应速率加快，而同

4、时降低了Int03对异丁烷的催化活性，降低了异丁烷的灵敏度。因此，可以通过掺杂碱性金属氧化物提高乙醇气敏元件的灵敏度和选择性。老化是气敏元件制作所必需的一个工艺过程，而对老化现象产生的原因尚未见文献报道。论文首次对老化过程中的乙醇气敏材料的催化性能和灵敏度的变化规律进行了研究，研究表明：材料对乙醇的催化活性和灵敏度均随老化时间的增加而逐步提高，并于七天后达到稳定，有着较好的对应关系。说明元件老化过程中灵敏度的变化是由于气敏材料催化活性的变化引起的，进一步表明材料的气敏性能从本质上依赖于催化性能。

5、催化活性与灵敏度有着密切的关系，催化活性低则反应速率低，难以引起材料电学性能(电阻)的明显改变，从而灵敏度低；催化活性太高，则仅能引起材料表层、而不能引起材料整体的电学性质改变，从而灵敏度也低：而催化活性适中时，元件表现出最高的灵敏度。关键词：气敏材料，In。0。，敏感机理，催化性能，气敏性能IIAbstractGassensorisakindofsensorthatdetectsthetargetgasintheatmosphere，foritcaninductthephysicalandch

6、emicalpropertyofthetargetgasesrapidly,andtransformthechemicalsignalintoelectricalsignal．Semiconductorgassensorispopularlyusedforthedetectionofinflammableandtoxicgases，becauseithashighsensitivity,lowcostandmaturetechnology．Indiumoxideisanewgassensingm

7、aterial．whichCanbeexpectedtoimprovetheselectivity,stabilityanddecreasethepowerconsumptionofconventionalsensingmaterial．Ontheotherhand，theresearchofgassensingmechanismhaslaggedbehindtheapplicationofgassensor,SOitisdifficulttoguidethedesignanddevelopme

8、ntofgassensingmaterial．Atthesametime，gas—sensingmechanismofindiumoxideisseldomreported．Forthereasonsabove，therelationshipbetweencatalyticpropertyandgassensingperformancehasbeenestablishedinthispaperandthemechanismofindiumoxidehasbeenrevealedfirstly．T