SnO2掺杂稀土氧化物对CO2及还原性气体的气敏性探析.ppt

SnO2 掺杂稀土氧化物对CO2及还原性气体的气敏性研究; CO2在许多领域都有广泛应用，可以在制造饮料、灭火器、小苏打、纯碱、尿素中使用，还可以用于铸钢件的焊接、淬火、清理核工程设备，太空航空、汽车、轮船及电子工业等。这些都需要CO2气敏传感器或监控器来控制CO2浓度。因此，开发CO2探测器十分有用。 近年来随工业生产规模逐渐扩大，在生产过程中使用的原料气体及产生气体的种类和数量越来越多。对这些有毒有污染的气体进行有效的监测和报警是十分必要的。 在这样的背景环境下，气敏传感器得以迅猛发展。气敏传感器主要是在空气或某一特定环境下，将检测气体的种类及浓度等转化为电信号的装置。选取的气敏材料体系是SnO2，属n型半导体。SnO2氧化物是一类非常重要的功能材料，目前，已经作为气敏传感器材料广泛应用于工业生产和人们的生活中。 ; 通过实验制备出SnO2和稀土氧化物的纳米粉体材料。以不同摩尔比例复合后，在500度、600度、700度、800度等不同温度下退火。 检测气敏材料对CO2气体的气敏特性，找出最佳掺杂比例和最优退火温度。 检测气敏材料对丙酮等还原性气体的气敏特性。; SnO2和稀土氧化物材料粉体制备采用溶胶凝胶法。 材料结构通过x射线衍射仪来测量。图为15%稀土氧化物掺杂，700度烧结的XRD图谱。材料于纯SnO2结构相同。 ;图为场发射扫描电子显微镜下（FE-SEM），观测到的700度退火下，不同掺杂比的微观形貌。（顺序为掺杂比从高到低） ;气敏工作测试温度的工作范围为：120-380度。我们将元件对气体的响应定义为S=Rg/Ra,其中Rg是在干燥空气中的电阻，Ra是在待测气体中的电阻。;掺杂不同比例稀土氧化物的SnO2气敏传感器对2000ppmCO2的气敏响应随温度的变化曲线。最大响应为1.688，出现在掺杂比为15%的样品中。也就是说，适量的稀土掺杂有助于提高SnO2对CO2的气敏性能，但过量掺杂会导致吸附位的减少，有损元件的气敏性能。但掺杂确实提高了气敏性能 从图中看出，纯的SnO2最佳工作温度在260度附近，只有单峰，但复合后，呈现出双峰，这可能与材料的复合机制有关，有待深入探究。 从电镜上看，15%掺杂比的晶粒尺寸也是最小的。 ;图为场发射扫描电子显微镜下（FE-SEM），观测到的700度退火下，不同掺杂比的微观形貌。（顺序为掺杂比从高到低）