探究金属氧化物气敏材料制备与气敏性能研究

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1、V782265郑硕士州大学位授予单位代码l垒齄窆学号或申请号Q2Q互垒3密缀——堂论文论文题目：金属氧倔物气敏誊孝睾尊制备与气敏性能蛳褒作者姓名：学科门类：专蛙鬟称：田俊峰工学纯学工艺浮繇姓名、职称：蒋登嵩教授2005年5曩20篓郑州大学硕士学位论文摘要半导体气体传感器因其具有结构简单，成本低廉，灵敏度高，工艺成熟等优点，被广泛用于可燃性气体、有毒气体的检漏报警，以及环境气体的监控等领域。对传统的三大半导体气敏材料，Sn02、Fe203和ZnO，科技人员已经进行了广泛而深入地研究，而且，Sn02基气体传感器在民用和工业等方面已经得到广泛应用。但到目前为止，半导体气敏元件仍然存在选择性差

2、、功耗高、环境温湿度效应大等诸多缺点，而且，对有关气敏机理的认识还不十分清楚，这就限制了气体传感器的发展和应用。针对目前半导体气敏元件存在的问题，本文对新型气敏材料CoFe204和ZnIn204的合成、气敏性能和气敏机理进行了研究。本文用化学共沉淀法合成了CoFe204和Znln204，并对其气敏特性和电阻特性进行了研究，发现具有尖晶石型晶体结构的复合氧化物CoFe204和ZnIn204不仅具有良好的气敏性能，且比单一氧化物具有更好的选择性。此外，本文还对In203进行了掺杂改性，研究了其气敏特性和电阻特性。研究发现，CoFe。04制作的元件对低浓度的乙醇和丙酮气体有较好的灵敏性，对其

3、他气体基本没有气敏性，因此，该材料可用于上述两种气体的低浓度检测；在乙醇和丙酮的低浓度范围内，两种气体的浓度与该元件的灵敏度呈良好的线性关系。因此，CoFe：矾是一种检测乙醇、丙酮的有发展前途的气敏材料。实验发现，ZnInz04制作的元件对低浓度的乙醇、丙酮和氢气有较好的灵敏性，对其他气体基本没有气敏性，因此，该材料可用于上述三种气体的低浓度检测。关键词：气敏，半导体，复合氧化物，制备方法塑型查堂堡主兰垡堡苎一一一AbstractSemiconductorgassensors，whichhavesimplestructure，lowcost，hi【曲sensitivityandmatu

4、refabricatingtechnique，arenowwidelyemployedindetectionoftoxicandinflammablegasesandmeteringofatmosphericgases．Theconventionalsemiconductorgas—sensingmaterials(Sn02、Fe203、ZnO，andSOon，)havebeenextensivelystudiedbymanyresearchers，andtheapplicationofSnO：-basedgassensorshasbeendevelopedindomesticandi

5、ndustrialfields．Butthesemiconductorgassensorshavesomedisadvantagessuchaspoorsensitivity,highpowerconsumptionandlargedependenceofenvironmentaltemperatureandhumidity,andthesensingmechanismisnotveryclear,thusthedevelopmentandapplicationofsemiconductorgassensorarelimited．Toworkouttheseproblems，wehav

6、estudiedthepreparation，sensitivityandsensingmechanismofnewmaterial，CoFe204andZnIn204．Inthisthesis．wehavepreparedCOF0204andZnln204witllchemicalcoprecipitationmethodandstudiedtheirgas·sensingpropertiesandresistanceproperties，wefmdthatCoFe204andZnln204thathavespinelstructurenotonlyhavegoodgas—sensi

7、ngproperties，butalsohavebetterselectivitythansimpleoxide．Moreover'westudythedopeofIn20s，andstudyitsgas—sensingpropertiesandresistanceproperties．CoFe204issensitivetolowconcentrationalcoholandacetone．forothergasesithasnotsensi