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多层薄膜结构气敏效应研究

传感技术学报 1991年第2期4卷 1-7页

作者：谷丰张耀华李民强中国科学院合肥智能机械研究所

在SnO_2气敏薄膜层上覆盖一层或多层钝化材料(SiO_2,Al_2O_3)薄膜,制成的多层膜气敏元件,可很好地排除大分子气体如乙醇等对小分子H_2检测的干扰,使其具有单独检测H_2的功能。本文还通过测量元件的升温曲线,推导出敏感体表面的氧吸附活... 详细信息

在SnO_2气敏薄膜层上覆盖一层或多层钝化材料(SiO_2,Al_2O_3)薄膜,制成的多层膜气敏元件,可很好地排除大分子气体如乙醇等对小分子H_2检测的干扰,使其具有单独检测H_2的功能。本文还通过测量元件的升温曲线,推导出敏感体表面的氧吸附活化能;找出活化能与灵敏度、选择性的关系。根据实验现象和物性分析结果,试着探讨了元件的敏感机理。

关键词：多层薄膜结构气敏效应二氧化锡氢传感器

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光照对金属氧化物气敏效应的影响研究

光照对金属氧化物气敏效应的影响研究

作者：何静山东大学

学位级别：硕士

随着经济的发展和人们生活水平的提高,人们越来越重视对各种污染的治理,其中对污染气体的检测就显得尤为重要。乙醇、丙酮等溶剂会危害人的神经系统,使人产生神经障碍;甲醇会使人丧失味觉和患皮肤病;甲醛会致癌。同时,这些有机溶剂具有... 详细信息

随着经济的发展和人们生活水平的提高,人们越来越重视对各种污染的治理,其中对污染气体的检测就显得尤为重要。乙醇、丙酮等溶剂会危害人的神经系统,使人产生神经障碍;甲醇会使人丧失味觉和患皮肤病;甲醛会致癌。同时,这些有机溶剂具有易挥发易燃烧等特性,遇到明火容易发生爆炸,引发安全事故。因此,对于这些气体的检测是解决气体污染问题、保障人们身体健康和维护人类生命安全的重要基础。迄今为止,金属氧化物气敏传感器是应用规模最大的一类传感器,金属氧化物材料因具有制备简单、成本低廉等优点而倍受研究人员青睐。本论文探讨了半导体金属氧化物微型平面叉指电极气敏传感器对乙醇、丙酮和乙酰丙酮的气敏特性,以及在光照条件下金属氧化物气敏性能的改变。主要工作成果如下:1.采用溶胶-凝胶法制备了一系列Ni掺杂SnO2的材料。我们对材料进行XRD结构表征,发现随着Ni原子的掺入,衍射峰并没有出现偏移,说明在材料中少量掺杂Ni并没有影响到SnO2的晶格结构。通过SEM测试可知,这些材料由不规则条状和块状混合组成,平均颗粒尺寸约为200nm。通过XPS图谱可知,5%Ni-SnO2由Ni、Sn、O和C四种元素组成。在氧元素中,吸附氧占比为61.7%,晶格氧占比为38.2%。3%Ni-SnO2、5%Ni-SnO2和7%Ni-SnO2纳米材料传感器在190℃时对30 ppm乙酰丙酮气体的响应分别是7.44、11.60和5.90。SnO2传感器在工作温度为200℃时对30 ppm乙酰丙酮气体的响应是9.66。通过材料的紫外可见吸收光谱可知,纳米SnO2的带隙为3.55 eV,5%Ni-SnO2的带隙为3.15 eV,可以吸收波长小于393 nm的光。5%Ni-SnO2的带隙比纳米SnO2的带隙小可能源于杂质能带的产生。5%Ni-SnO2传感器对乙酰丙酮气体和丙酮气体有很好的响应,当气体浓度为30 ppm时,5%Ni-SnO2传感器对这两种气体的最佳检测温度分别是190℃和230℃,对应的响应值分别为11.60和11.41。5%Ni-SnO2传感器在365 nm紫外光照射下,对30 ppm乙酰丙酮气体的最佳响应温度从190℃降低到180 ℃,对30 ppm乙酰丙酮气体的响应大小从无光(190℃)时的11.60增加到了 365 nm紫外光(180℃)照射下的16.58。对5%Ni-SnO2传感器进行连续70天的测试之后,在180℃、365 nm的紫外光照射下,5%Ni-SnO2传感器的响应大小始终维持在16附近;在190℃、无光条件下,5%Ni-SnO2传感器的响应也始终维持在11左右保持不变。2.采用溶胶-凝胶法制备了 TiO2材料和摩尔比Zn:Ti=1:2的Zn-TiO2材料。通过XRD测试可知,Zn-TiO2材料中的Zn以六角纤锌矿型ZnO的形式存在,Ti以锐钛矿型TiO2的形式存在。通过SEM测试可知,经过不同温度退火后的材料呈不规则的球形形状。400℃退火后的材料纳米颗粒结晶性最好,纳米颗粒最小,晶粒尺寸在30 nm左右。之后我们对Zn-TiO2材料进行XPS测试,发现材料由Zn、Ti、O和C四种元素组成,没有其他杂质。在氧元素中,吸附氧占比为48.6%,晶格氧占比为51.4%。当退火温度为400℃时,TiO2传感器和Zn-TiO2传感器的气敏性能最好,对30 ppm丙酮气体的最佳工作温度分别为200℃和190℃,对应的响应值分别为10.04和14.27。用紫外可见分光光度计测量了 400℃退火后的TiO2材料和Zn-TiO2材料的带隙,带隙大小分别为3.14 eV和2.89 eV,ZnO的禁带宽度为3.2-3.4eV。Zn-TiO2的带隙比TiO2的带隙小,这可能是因为经过掺杂后可能形成了杂质能带,使得带隙减小。带隙大小为3.14 eV的TiO2材料可以吸收波长小于394 nm的光,带隙大小为2.89 eV的Zn-TiO2材料可以吸收波长小于429 nm的光。用波长为365 nm和420 nm的光照射400℃退火后的传感器,发现Zn-TiO2传感器对30 ppm丙酮气体的最佳工作温度由无光时的190℃降低到了 180℃,对应的响应值由无光(190℃)时的10.04分别增加到了 365 nm(180℃)光照时的17.20和420 nm(180℃)光照时的16.38。180℃时,在365 nm紫外光和420 nm光照射下,Zn-TiO2传感器对浓度为5 ppm的丙酮气体的响应值由无光(190℃)时的4.91分别提升到了5.43(180℃)和5.42(180℃);Zn-TiO2传感器对浓度为10 ppm的丙酮气体的响应值由无光(190℃)时的6.52分别提升到了 7.41(180℃)和6.99(180℃);Zn-TiO2传感器对浓度为50 ppm的丙酮气体的响应值由无光(190

关键词：光照金属氧化物气敏效应

基于气敏效应的微生物发酵乙醇浓度检测仪研究

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基于气敏效应的微生物发酵乙醇浓度检测仪研究

作者：甄永亮北京化工大学

学位级别：硕士

乙醇浓度是微生物发酵中重要的过程参数,直接影响着发酵过程的优化调控以及发酵产物的质量和产量。在现有的乙醇浓度检测技术中,离线检测方法不仅滞后而且不能和控制系统相连;基于光学和声学原理的在线检测技术只能实现乙醇和水二元溶... 详细信息

乙醇浓度是微生物发酵中重要的过程参数,直接影响着发酵过程的优化调控以及发酵产物的质量和产量。在现有的乙醇浓度检测技术中,离线检测方法不仅滞后而且不能和控制系统相连;基于光学和声学原理的在线检测技术只能实现乙醇和水二元溶液中乙醇浓度的检测;基于生物学原理的检测技术尚不成熟且容易污染发酵液。为了使先进的控制方法和策略应用到发酵生产中,有效实现对发酵过程的最优控制,迫切需要对发酵过程中乙醇浓度进行准确地在线检测。因此,研究微生物发酵乙醇浓度在线检测技术具有重要的应用价值。本文在详细分析现有乙醇浓度检测技术和发酵过程特点的基础上,研究了基于气敏效应和气液相平衡原理的乙醇浓度在线检测方法。基于该方法设计开发的乙醇浓度在线检测仪使用四个气敏传感器组成测量电桥,利用基于分段最小二乘原理的曲线拟合法建立在线测量模型,确定出乙醇气敏传感器输出与发酵液乙醇浓度之间的对应关系。此外,本文还给出了微生物发酵乙醇浓度在线检测仪的软硬件设计和实现方法。实验测试表明,基于气敏效应和气液相平衡原理的乙醇浓度检测方法能够实现发酵过程中乙醇浓度的在线检测。用于乙醇气体检测的传感器电桥不仅精度高,而且能克服环境温度变化对测量带来的影响;基于分段最小二乘原理的曲线拟合法能准确确定乙醇传感器输出电压与发酵液乙醇浓度之间的对应关系。基于本文方法设计开发的乙醇浓度在线检测仪能以±2%的精度实现对发酵过程乙醇浓度的在线测量,为微生物发酵生产中乙醇浓度在线检测提供了一种有效的方法。

关键词：乙醇浓度气敏效应气体检测在线检测微生物发酵

浸渍涂布法制备（CaxLa_l－x）FeO_3薄膜及其气敏效应的研究

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功能材料 1994年第1期25卷 59-62,70页

作者：祁志美张耀华中国科学院合肥智能机械研究所

利用含有Ｃａ，Ｌａ和Ｆｅ成分的水溶胶（摩尔比为Ｃａ：Ｌａ：Ｆｅ＝０．２５：０．７５：ｌ），经浸渍──提拉──干燥──焙烧过程分别在玻璃衬底及Ａｌ＿２Ｏ＿３基片上制备了薄膜。通过ＸＲＤ和ＸＰＳ分析表明玻璃衬底上的薄膜是... 详细信息

利用含有Ｃａ，Ｌａ和Ｆｅ成分的水溶胶（摩尔比为Ｃａ：Ｌａ：Ｆｅ＝０．２５：０．７５：ｌ），经浸渍──提拉──干燥──焙烧过程分别在玻璃衬底及Ａｌ＿２Ｏ＿３基片上制备了薄膜。通过ＸＲＤ和ＸＰＳ分析表明玻璃衬底上的薄膜是成分准确的钙钛矿结构的（Ｃａ＿０．２５Ｌａ＿０．７５）ＦｅＯ＿３薄膜，而Ａｌ＿２Ｏ＿３基片上的薄膜是成分不确切且呈混合相的薄膜；借助ＳＥＭ观察了薄膜的表面微结构；测试Ａｌ２０３基片上的薄膜对酒精的气敏效应，发现在较低的工作温度下，薄膜对低浓度的酒精蒸气有高的灵敏度。

关键词：衬底薄膜计量比气敏效应 FeO3

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Cd_2SnO_4薄膜的气敏效应研究

甘肃科学学报 1993年第4期5卷 26-31页

作者：彭栋梁蒋生蕊谢亮兰州大学物理系兰州730001

在Ar+O_2混合气氛中,应用射频反应溅射Cd-Sn合金靶沉积了Cd_2SnO_4(简称CTO)薄膜,并获得了该膜的电阻率与氧浓度和衬底温度的关系。研究了Cd_2SnO_4薄膜对液化石油气、一氧化碳、氢气和甲烷的敏感性及其物理机制;讨论了薄膜沉积条件对... 详细信息

在Ar+O_2混合气氛中,应用射频反应溅射Cd-Sn合金靶沉积了Cd_2SnO_4(简称CTO)薄膜,并获得了该膜的电阻率与氧浓度和衬底温度的关系。研究了Cd_2SnO_4薄膜对液化石油气、一氧化碳、氢气和甲烷的敏感性及其物理机制;讨论了薄膜沉积条件对于气敏效应的影响以及在工作温度和气敏效应之间的关系。

关键词：气敏效应 Cd2SnO4薄膜

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镧钴镍复合氧化物的合成及其气敏效应

稀土 1986年第1期 53-57页

作者：陈祖耀金焰黄允兰沈瑜生中国科学技术大学应用化学系

近年来,稀土复合氧化物作为功能传感材料的研究得到了广泛的重视,其中具有钙钛矿型和K2MgF4型四方体心结构的镧钴镍稀土复合氧化物,不但是一类重要的催化剂,而且还有着良好的半导体性

关键词：稀土复合氧化物 La Co Ni 气敏效应固相反应非均相反应氧化物粉

材料特性对γ-Fe2O3气体传感器气敏效应的影响

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电子元件与材料 1988年第1期 40-43页

作者：邹志刚天津理工学院化工系

本文探讨了气敏材料γ-Fe2O3的物理、化学特性对气体传感器气敏效应的影响,并对γ-Fe2O3产生气敏效应的机理作了初步探讨。

关键词： Fe Fe2O3 气体传感器气敏效应气敏材料智能材料气敏元件敏感元件

导电纳米纤维复合材料的制备及其气敏效应研究

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导电纳米纤维复合材料的制备及其气敏效应研究

二维SnO_2∶TiO_2混合物薄膜在氨蒸汽中的气敏透射光谱及分析

中国化学会2017全国高分子学术论文报告会

作者：王浩高杰峰扬州大学化学化工学院

导电聚合物复合材料（CPC）由于其质轻,柔性好和较高的传感强度已被开发作为气体传感器材料。通过用简单高效的超声方法制备出性能优异的导电聚合物气敏材料。具体步骤是:首先通过静电共纺聚氨酯（TPU）/聚醚砜（PES）纤维,为了提高纤... 详细信息

导电聚合物复合材料（CPC）由于其质轻,柔性好和较高的传感强度已被开发作为气体传感器材料。通过用简单高效的超声方法制备出性能优异的导电聚合物气敏材料。具体步骤是:首先通过静电共纺聚氨酯（TPU）/聚醚砜（PES）纤维,为了提高纤维膜强度和耐热性且不影响膜的弹性,将PES与TPU的比例设定为1:4,之后用超声法将碳纳米管（CNTs）锚定在纳米纤维表面,从而形成具有一维导电纳米纤维网络结构的复合材料。通过超声时间控制CNTs在纳米纤维表面的含量,获得了低导电渝渗值（0.058%）的纳米纤维复合材料;并探索了其气敏效应,发现制备的导电纤维复合材料对于多种气体有着较高的响应强度,且循环性能优异。

关键词：导电高分子静电纺丝复合材料气敏效应

来源： cnki会议评论

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光谱学与光谱分析 1999年第1期19卷 8-10页

作者：郑顺镟罗群标郭斯淦中山大学物理系

本文研究二维ＳｎＯ２∶ＴｉＯ２混合物薄膜在氨蒸汽中的气敏透射光谱，发现它在低浓度时透过率下降，高浓度时透过率上升。作者考虑了水蒸汽对薄膜透射光谱的影响，对这个现象给予理论解释。

关键词：混合物薄膜二氧化镉二氧化钛气敏效应