论文题目: 金属氧化物气敏材料制备与气敏性能研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 化学工艺
作者: 田俊峰
导师: 蒋登高
关键词: 气敏,半导体,复合氧化物,制备方法
文献来源: 郑州大学
发表年度: 2005
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,SnO2、Fe2O3和ZnO,科技人员已经进行了广泛而深入地研究,而且,SnO2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、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CoFe2O4和ZnIn2O4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CoFe2O4和ZnIn2O4,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CoFe2O4和ZnIn2O4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In2O3进行了掺杂改性,研究了其气敏特性和电阻特性。 研究发现,CoFe2O4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,CoFe2O4是一种检测乙醇、丙酮的有发展前途的气敏材料。 实验发现,ZnIn2O4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。
论文目录:
摘要
英文摘要
1 绪论
1．1 引言
1．2 半导体气敏元件的应用
1．3 传统气敏材料的不足
1．4 气体传感器存在的问题以及发展趋势
1．5 本课题研究的内容及意义
2 金属氧化物气敏材料制备方法研究及进展
2．1 化学共沉淀法
2．1．1 单相化学共沉淀
2．1．2 混合物化学共沉淀
2．2 均匀沉淀法
2．3 金属醇盐水解法
2．3．1 复合醇盐法
2．3．2 金属醇盐混合溶液
2．4 溶剂挥发分解法
2．5 溶胶凝胶法
2．6 水热法及溶剂热法
2．7 微乳液法
2．8 溅射法
2．9 室温固相反应法
2．10 本章小结
3 气敏元件制作、性能测试及工作原理
3．1 引言
3．2 主要实验仪器和设备
3．3 气敏元件制作
3．3．1 气敏材料的合成
3．3．2 气敏元件的制作
3．4 气敏元件的性能测试
3．4．1 气敏性能测试电路
3．4．2 气敏性能测试所用公式
3．5 金属氧化物的缺陷和导电性质
3．5．1 金属氧化物和复合氧化物半导体中的点缺陷和导电性质
3．5．2 施主型和受主型气体
3．5．3 氧化物半导体电阻率的控制
3．6 气体传感器的工作原理
3．6．1 吸、脱附模型
3．6．2 催化(接触)燃烧模型
3．6．3 氧化还原模型
3 6．4 固体电解质气敏模型
3．6．5 气固分配平衡模型
4 气敏材料的制备及气敏性能研究
4．1 半导体气体传感器的主要技术指标
4．2 CoFe_2O_4的制备及气敏性能研究
4．2．1 实验
4 2．2 结果与讨论
4．2．3 结论
4．3 ZnIn_2O_4的制备及气敏性能研究
4．3．1 实验
4．3．2 结果与讨论
4．3．3 结论
4．4 CaO-In_2O_3的制备及气敏性能研究
4．4．1 实验
4．4．2 结果与讨论
4．4．3 结论
5 结论
致谢
参考文献
附录
发布时间: 2005-10-25
参考文献
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