掺Pd的SnO_2介孔薄膜的气敏特性研究.pdf

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1、2010矩仪表技术与传感器2010第7期InstrumentTechniqueandSensorNO．7掺Pd的SnO2介孔薄膜的气敏特性研究张锦瑞，许军娜，凌云汉(1．河北理工大学资源与环境学院，河北唐山O63OO9；2．清华大学材料系，北京100084)摘要：采用蒸发诱导自组装工艺制备了Pd—SnO：介孔金属氧化物薄膜。采用静态配气法，研究了Pd掺杂量对SnO：元件气敏性的影响，并通过测定电化学阻抗谱，分析了介孔金属氧化物的气敏机理。结果表明：Pd掺杂降低了SnO：元件对氢气初始响应温度，并提高了元件对氢气灵敏度；Pd掺杂量为0．5％时，SnO：元件对氢气的气敏性最好；温度为175oC时

2、，0．5％Pd—SnO对体积分数为1000X10氢气灵敏度为22．6；阻抗分析表明，通入还原性气体后，氧化物的晶界电阻明显减小。关键词：介孔；Pd—SnO薄膜；蒸发诱导自组装；气敏中图分类号：TP212文献标识码：A文献编号：1002—1841(2010)07—0007—03InvestigationonGasSensingPropertiesofMesoporousSnO2ThinFilmsDopedWithPdZHANGJin．rui，XUJun．na，LINGYun．han(1．CoHegeofEnvironmentandResources，HebeiPolytechnicUniver

3、sity，TangshanO63OO9，China；2．LaborataryofAdvancedMaterials，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)Abstract：MesostructuredPd—SnO2thinfilmsweresuccessfullypreparedonslideglassbyevaporation—inducedserf-assemblyprocess．ThegassensingpropertiesofPd—SnO2thinfilmsfabricatedonaluminaceramictubeweremeasuredby

4、astationarystategasdistributionmethod．Withpalladiumdoping，fabricatedSnO2sensorshowsbettersensitivitytowardshydrogenthanundopodSnO2sensorandmaximumsensitivityisobservedfor0．5wt％Pd—dopedSnO2．Thefilm(0．5％)showsthehighestsensitivityof22．6to1000×10一H2gasattheoperatingtemperatureof175℃．Fromimpedancechang

5、es，itCanbeconcludethatthepolari·zationresistancesreducesharplywhenthesensorexposestothereduceinggas．Kwords：mesoporous；Pd—SnO2thinfilms；evaporation—inducedself-assembly；gassensing0引言理后的载玻片上形成一层均匀的薄膜，将得到的薄膜在室温下目前主要通过掺杂来改善SnO的气敏性能，贵金属陈化1周，然后以1～2℃的速率从室温升至400℃，煅烧4h．(Pt『】]，Pd[4“]，Au_7)掺杂最常用。其中Pd在缩短响应时间以传

6、统的氧化铝陶瓷管为基体，将陈化24h后的溶胶涂覆于其和降低工作温度方面作用显著。Pd掺杂的主要途径有磁控溅表面，涂层厚度约为0．02mln，采用和玻璃基体薄膜同样的方射]，低温水热合成n叫等。该实验采用溶胶凝胶法，与磁控法进行后续的陈化和热处理，用于气敏性能测试。溅射，低温水热合成相比，具有操作简单，能耗小，可以进行定采用转靶D／Max—RB改进型x射线衍射仪观察产物介孔量掺杂等优点。文中采用蒸发诱导自组装工艺，以P123为模结构的特征峰；用JEOL一200CXTEM观察介孔的显微结构；用板剂，制备了Pd—SnO的介孔金属氧化物，采用静态配气法测静态配气法在WS一30A气敏元件上进行气敏性能

7、测试；用定了其对氢气的敏感性；并通过测定该金属氧化物在不同气氛IM6E电化学工作站测试电化学阻抗谱，交流扰动电位为1O中阻抗，对其气敏机理进行了初步解析。mV，频率扫描范围为100mHz～105Hz；用Zview软件参数拟1实验合。以SnC1·5H：O为制备介孔氧化物的锡源，将模板剂P1232结果与讨论加入无水乙醇中，搅拌30min，得到溶液A；将SnCI·5H2O加2．1XRD表征入无水乙醇中，得到溶液B；