Mn掺杂纳米SnO2的气敏性能研究.pdf

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1、76传感器与微系统(TransducerandMierosystemTechnologies)2013年第32卷第1期Mn掺杂纳米SnO2的气敏性能研究梅军鹏，张覃轶，韩雪亮(武汉理工大学材料科学与工程学院，湖北武汉430070)摘要：为了改善纳米SnO的气敏性能，采用共沉淀化学法制备了不同Mn掺杂量的SnO材料。利用XRD，SEM测试手段对材料进行了表征，并研究了材料的气敏性能。研究结果表明：Mn掺杂是一种替位式掺杂；Mn掺杂量为1％时，传感器对VOCs气体具有最佳的敏感性能，并在低温时表现出优越的酒精选择性和在300oC时展示出对不同体积分数酒精良好的响应一恢复特性。关键词：Mn掺杂Sn

2、O；气敏性能；响应一恢复时间中图分类号：Tn304文献标识码：A文章编号：1000—9787(2013)01--0076-03StudyongassensitivepropertyofMn—dopednano·SnO2MEIJun—peng．zHANGQin—yi．HANXue—liang(SchoolofMaterialScienceandEngineering，WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430070，China)Abstract：Inordertoimprovegassensitiveprope~yofnano—SnO2，differentamou

3、ntofMn—dopedSnO2materialsarepreparedusingchemicalcopreeipitationmethod．ThepreparedmaterialsarecharacterizedbyXRDandSEM，whiletheirgassensitivepropertiesarealsostudied．TheresultsshowthatthedopedMnisakindofsubstitutionalimpurities．ThesensorsshowthebestsensitiveperformancetoVOCsgasandsuperiorethanolsel

4、ectivityatlowtemperaturesandgoodresponse—recoverycharacteristicstodifferentvolumefractionsofethanolat300oCwhenMn(1opingamountislmo1％．Keywords：Mn一(1opedSnO2；gassensitiveprope~y；response—recoverytime0引言分布的元素之一，价格便宜，然而，有关在SuO中掺入Mn目前，气体传感器越来越广泛地被应用于对有毒、易对气敏性能影响的研究却很少。本文提出了在纳米SnO爆、易燃气体的监测金属氧化物半导体由于其价格低廉

5、，中掺杂Mn，利用管状陶瓷管制成厚膜旁热式气敏元件，研热稳定性好而被广泛的作为气敏材料使用it／。SnO在较究了Mn掺杂对SnO微观结构和气敏性能的影响。低温度下对还原性气体有很高的反应性，易于吸附氧1实验气，当SnO，达到ns级别后，材料会有很高的比表面积并1．1Mn掺杂SnO，气敏材料的制备与表征产牛量子尺寸效应，对改善气敏元件的气敏性能很有纯纳米SnO的制备：称取适量的SnC1·2HO，溶帮助。于少量盐酸中，再加一定量去离子水均匀搅拌获得掺杂可以有效地提高气体传感器的响应和选择性。近0．1mol／L的溶液，按照n(Sn)／n(C20一)：l：1称取年来，研究人员对气敏材料掺杂进行了大量

6、研究并获得rCHO·2H。O并溶于去离子水中，混合两溶液，搅拌丰硕成果例如：NiO掺杂的SnO气体传感器对酒精蒸气10min。抽滤，将获得的白色沉淀物在70℃下f燥10h，具有较高的响应，并在低体积分数酒精气体中有较短的响400oC下煅烧lh，900℃下煅烧2h后得SnO，固体。Mn掺啦和恢复时间；通过共同沉淀法合成zn掺杂的SnO纳杂SnO材料采用共沉淀化学法制备，方法与制备纯SnO米颗粒，提高了传感器对醇蒸气的响应，并在zn的掺杂量类似，只需分别按n(Mn“)／n(Sn“)=1：99，5：95，10：90为4％，250℃下展现出最好的气敏性能、；另外，在纳米将MnC12与SnC12·2H

7、2O混合即可。SnO，叫1掺人贵金Pt，PIJ，Au。的研究也屡有报道，用德国D8Advance型X射线衍射仪对样品进行物相但由于成本较高，限制了它们的应用。Mn足在地壳中J泛分析；用日本HitachiS-4800型场发射扫描电子显微镜观察收稿日期：2012-0712基金项目：中央高校基本科研、世务费专项资金资助项目(201lIV-092)78传感器与微系统第32卷积减小，材料和VOCs气体接触的有效面积大幅