氧化铟基纳米材料的制备及其气敏性能
In2O3作为一种新型的气敏传感器始于20世纪60年代，其作为气敏材料对氧化性气体(Cl2、NO2)灵敏度高，稳定性好。但选择性差，恢复慢。因此，改善其对某些气体的选择性和恢复性能成为人们研究的热点。人们通过各种方法的改进，具体包括制备方法的改进，金属元素的掺杂，氧化物的复合，样品的薄膜化等。基于这样的考虑，本文从以下几个方面研究了对In2O3气敏材料性能上的改进。
首先是利用各种现代化的手段制备出了一系列纯In2O3和掺杂In2O3，并利用XRD对产品的物相进行了分析，结合Scherrer公式对晶粒的原始尺寸和晶胞参数进行了计算；用TEM对粉体晶粒的粒径和形貌进行了观察；将产物粉体制成气敏元件，用静态配气法在气敏测试仪上进行了灵敏度和响应-恢复曲线的测试，研究了各种材料的气敏特性，并计算出其响应-恢复时间。
不同制备方法对In2O3气敏性能的比较发现，微乳液法制备In2O3对Cl2的灵敏度最高，溶胶凝胶法制备In2O3恢复时间较快。其原因可能是在制备过程中溶胶凝胶法烧结现象严重，产物粒径相对较大，有利于气体的脱附；微乳液法由于形成微小反应器，产品细小均一，活性大，有利于吸附气体。通过阴离子SO42-掺杂发现，经600℃处理的SO42-掺杂的样品对NO2的灵敏度、选择性及恢复特性得到很大的提高，900℃处理的SO42-掺杂的样品对Cl2的灵敏度和选择性也得到不同程度的提高，且恢复时间降低。可能是由于SO42-半径较大，更有利于气体的脱附。此外，还采用不同稀土阳离子Eu3+、Gd3+、Ho3+掺杂对In2O3进行改性研究表明，三种离子的加入均改善了In2O3对还原性气体H2S的敏感度、选择性及恢复特性。综合比较实验结果，在工作温度195℃时，掺入质量百分含量为5％的Ho2O3后，材料对H2S气体有很好的灵敏度、选择性、响应-恢复特性。稀土离子的加入为In2O3提供了碱性表面，更有利于对酸性气体H2S的吸附。
实验中通过稀土Ho3+离子掺杂能对低浓度还原性气体H2S进行检测，SO42-掺杂成功实现了对有毒强氧化性气体Cl2、NO2的检测。该结果为工农业生产和环境检测提供了一定的参考价值。
氧化铟;稀土纳米材料;气敏性能;响应恢复时间;气敏材料
河南师范大学
硕士
无机化学
牛新书
2006
中文
O614.372;TB383;TB381
63
2006-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）